Опсина

Cтраница 4

В принципе те и другие имеют также сходные циклы превращений, однако в деталях последние различаются. Так, у беспозвоночных превращения, вызываемые освещением, не приводят к высвобождению ретин-альдегида и опсина, а заканчиваются на стадии метародопси-на, в котором траноретинальдегид остается присоединенным к опсину. Метародопсин может находиться в протонированной ( кислой, ЛШах 500 нм) или в непротонированной ( щелочной, Атах 380 нм) форме. Максимумы поглощения этих метародоп-синов, например у кальмара, находятся при больших длинах волн, чем у соответствующих N-ретинилиденопсинов позвоночных, что указывает на сохранение взаимодействия между хромофорной группой и белком. Исследования с помощью кругового дихроизма показали, что белковые молекулы метародоп-сина и исходного родопсина почти не различаются по степени спирализации. Однако родопсин в отличие от метародопсина проявляет индуцированный круговой дихроизм, что указывает на изогнутость углеводородной цепи ретинальдегидного хромофора. [46]

У некоторых видов земноводных и рыб ретинол может превращаться в 3 4-дидегидроретинол ( или наоборот), в результате чего пигмент в рецепторе изменяется с родопсина на пор-фиропсин. Опсин в рецепторе может соединяться с 11-цыс-изо - мером как ретинальдегида, так и 3 4-дидегидроретинальдегида, и, следовательно, тип образующегося зрительного пигмента зависит от того, какой хрохмофор присоединен к опсину. По-видимому, должны существовать механизмы, с помощью которых пигментный эпителий может осуществлять взаимопревращения этих двух ретинолов, а также выбирать правильный ретинол, необходимый в данном конкретном случае. [47]

Ретинилиденпротенды - хромопротеиды, кромоформными группировками которых являются ретинали. Локализованы в еетчатке глаза, выполняют специфическую функцию - фоторецепцию, поэтому их называют также зрительными пигментами. Состоят из белкового ( белок опсин) и небелкового ( хромофорная группа) компонентов. Как правило, хромофорная группа у ретинилиденпротеидов представлена Н - Чис-ретиналем или 11-цос - 3 4-дегидроретиналем. [48]

Действуя светом разных, длин волн на раствор родопсина в эквимолярной смеси глицерина с водой при температуре - 190 С, можно обратимо смещать равновесие изомеров, что находит свое выражение в сдвигах полосы поглощения. На основе такого рода исследований Уолд построил схему последовательных превращений родопсина, показанную на рис. 14.22. Под действием света ретиналь, находящийся в комплексе с опсином, изомеризуется, образуется прелюмиродопсин. При этом нарушается структурное соответствие ретиналя и опсина и последний вместе со связанным ретнналем испытывает конформащюпное превращение. Структура опспна постепенно раскрывается, возникают стадии, обозначаемые как люмиродопсин и метародопси-ны. На заключительной стадии шиффово основание гидролизует-ся и ретиналь отщепляется от опсина. [49]

Стадии выцветания родопсина. [50]

При этом нарушается структурное соответствие ретиналя и опсина, и последний вместе со связанным ретиналем испытывает конформациониое превращение. Глобула опсина постепенно раскрывается, возникают стадии, обозначаемые как люмиродопсин и метародопсины. На заключительной стадии шиффово основание гидролизуется, и ретиналь отщепляется от опсина. [51]

Наружный сегмент, где происходят ключевые события, представляет собой цилиндр, одетый плазматической мембраной и содержащий около тысячи дисков, плотно упакованных в виде стопки. Молекула родопсина состоит из трансмембранного полипептида опсшга и простатической группы-11 - цис-ретиналя, который и поглощает свет. При поглощении фотона ll-ifuc - ретиналь изомеризуется в полностью-шранс-ретиналь, который затем отделяется от опсина; в результате о псин изменяет свою конформацию, и это каким-то образом приводит к закрытию натриевых каналов плазматической мембраны. Можно думать, что в цитоплазме наружного сегмента существует второй посредник, связывающий эти два пространственно разобщенных события. Очевидно, свет вызывает высвобождение их из дисков в цитоплазму, и повышение цитоплазматического уровня Са2 ведет к закрытию натриевых каналов. В то же время информационные изменения родопсина инициируют каскад ферментативных реакций, приводящих к снижению концентрации циклического GMP в цитоплазме в результате повышения активности фермента фосфодиэстеразы, разрушающего циклический ОМР. Какую роль играет изменение уровня циклического ОМР, пока не ясно. [52]

Родопсин представляет собой высокомолекулярное соединение ( молекулярная масса 270 000), состоящее из ретиналя - альдегида витамина А и белка опсина. При действии кванта света происходит цикл фотофизических и фотохимических превращений этого вещества: ретиналь изомеризуется, его боковая цепь выпрямляется, связь ретиналя с белком нарушается, активируются ферментативные центры белковой молекулы. При этом вначале образуются некоторые промежуточные вещества - люмиродопсин и мета-родопсин, после чего ретиналь отщепляется от опсина. Под влиянием фермента, названного редуктазой ретиналя, последний переходит в витамин А. [53]

Родопсин, который в качестве хромофора содержит 11-цнс-ретиналь, под действием света превращается в нестабильный продукт лумиродопсин. При этом происходит изменение конформации молекулы родопсина, которое инициирует формирование нервного импульса, передающегося в мозг. Затем в результате фотоизомеризации образуется полный транс-ретиналь, который в конечном счете распадается на транс - ретиналь и белок опсин. В результате действия фермента рети-нальизомеразы полный транс-ретииаль изомеризуется в 11-цис-ретиналь, который в темноте взаимодействует с опсином и регенерирует родопсин. [54]

Предполагаемая последовательность промежуточных продуктов при обесцвечивании родопсина. [55]

Последовательные изменения формы рети-нальдегидного хромофора сопровождаются рядом изменений конформации опсина. В результате по мере образования полностью транс - М - ретинилиденопсина специфические взаимодействия между полиеновой системой и белком постепенно сходят на нет и в конце концов исчезают. В комплексе белка с хромофором интактной остается только ковалентная непротониро-ванная альдиминовая связь, которая затем легко и необратима расщепляется с образованием свободного полностью транс-ре-тинальдегида и опсина. [56]

Более подробно выяснено значение витамина А в процессе свето-ощущения. В этом важном физиологическом процессе большую роль играет особый хромолипопротеин-сложный белок родопсин, или зрительный пурпур, являющийся основным светочувствительным пигментом сетчатки, в частности палочек, занимающих ее периферическую часть. Установлено, что родопсин состоит из липопротеина опсина и простети-ческой группы, представленной альдегидом витамина AJ ( ретиналь); связь между ними осуществляется через альдегидную группу витамина и свободную e - NH2 - rpynny лизина молекулы белка с образованием шиффова основания. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний подвергается серии конформационных изменений и превращению в транс-форму. С этими превращениями каким-то образом связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение-процесс, молекулярный механизм которого до сих пор остается загадкой. В темноте происходит обратный процесс-синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида-11 - гмс-ретиналя который может синтезироваться из цис-ретинола, или транс-ретннаяя, или транс-формы витамина А при участии двух специфических ферментов - дегидрогеназы и изомеразы. [57]

Из зрительных пигментов лучше всего изучен родопсин, являющийся у млекопитающих, в том числе и у человека, фоторецептором палочек сетчатки - клеток, ответственных за сумеречное зрение. Родопсин представляет собой комплекс гликопротеина опсина с 11-цкс-ретина - лем. Связь осуществляется посредством образования основания Шиффа ( 57) между альдегидной группой ретиналя и аминогруппой остатка лизина в молекуле опсина. Родственные комплексы ретиналя или 3 4-дидегидроретиналя с различными опсинами колбочек выпол няют в них функцию рецепторных пигментов цветового зрения, Некоторые из этих зрительных пигментов удалось идентифицировать благодаря различным максимумам поглощения и, следовательно, различной чувствительности к свету в зависимости от длины волны. К ним относятся иодопсин и цианопсин, образующиеся из опсинов колбочек, и, соответственно, ретиналя или 3 4-дидегидроретиналя. [58]

Колбочки, являющиеся рецепторами цветового зрения, устроены значительно сложнее, чем палочки, но механизм их действия в принципе такой же. Различия в спектрах поглощения ( рис. 1.3) обусловлены строением опсинов, с которыми связан ретиналь. О структуре этих белков в колбочках известно еще меньше, чем об опсине палочек. Предполагается, что они закодированы в различных генах и могут, следовательно, иметь различные аминокислотные последовательности. Это подтверждается тем фактом, что цветовая слепота ( дальтонизм) имеет рецессивный наследственный характер и связана с полом. Около 1 % мужчин не различают красный цвет и 2 % - зеленый, тогда как у женщин дальтонизм встречается значительно реже. Все три типа колбочек имеют и морфологические отличия от палочек. [59]

Большая часть зрительных пигментов содержится в наружных члениках палочек и колбочек, которые можно отделить от остальной части сетчатки путем мацерирования и разделения центрифугированием в растворе сахарозы. При этом пигменты часто выделяются в виде комплексов с дигитонином. Последние состоят из белка, связанного с простетической группой. Окрашенные пигменты в результате освещения могут совершенно выцвести и разложиться на белковый компонент и желтый ненасыщенный альдегид. Собирательное название первого-опсин; выделенный из родопсина палочек опсин называется скотопсином. Выделенный из родопсина альдегид называется ретиненом. [60]

Страницы: 1 2 3 4