Биология

Биология - Опсин

Трехмерная структура бычьего родопсина. Семь трансмембранных доменов показаны разными цветами. Хромофор — красный.

это группа светочувствительных связанных с мембраной рецепторов, связанных с G-белками, массой около 35-55 кДа семейства ретинолидных белков, которые обнаружены в фоточувствительных клетках сетчатки. Пять групп опсинов принимают участие в зрении, передаче света в электрохимический сигнал, и являются первым этапом в каскаде зрительной трансдукции. Меланопсин — другой опсин, обнаруженный в сетчатке млекопитающих, который участвует в циркадианных ритмах и в зрачковом рефлексе, но не в формировании изображения.

Классификация

Классифицируют два типа опсинов — первого и второго типов. Сходство в их структуре и функции указывает на их конвергентное происхождение у бактерий и животных.

Опсины прокариот

Опсины прокариот имеют семь трансмембранных доменов, сходные по структуре с рецепторами, связанными с G-белками у эукариот. Но несмотря на такие сходства, нет никаких подтверждений того, что они имеют эволюционное сходство, по-видимому, эти белки эволюционировали независимо друг от друга.

Некоторые бактерии фиксируют углерод без участия хлорофилла, используя для этого опсины первого типа Галобактерии используют чувствительные родопсины для фототаксиса, в этом процессе участвуют, связанные с плазматическими мембранами, белки системы передачи сигнала, не имеющие отношения к G-белкам.

Группы опсинов второго типа

Два семейства опсинов позвоночных классифицируют по различиям в экспрессии и эволюционной истории. Родопсины, которые участвуют в ночном зрении, являются высокочувствительными, нерезкими опсинами и располагаются в палочках сетчатки. Опсины колбочек, которые участвуют в цветном зрении, являются низкочувствительными но резкими опсинами, и располагаются в клетках колбочек сетчатки. Опсины колбочек также классифицируют по длине волн максимального поглощения света. Также для классификации часто сравнивают аминокислотные последовательности опсинов разных групп. Оба подхода выделяют четыре основных группы опсинов. У человека представлен следующий набор зрительных белков:

• Родопсин — экспрессируется в палочках, участвует в ночном зрении
• Четыре типа опсинов колбочек — экспрессируются в колбочках, участвуют в цветном зрении
  • Чувствительные в области длинных волн опсины — λ_max в красном диапазоне
  • Чувствительные в области волн средней длины опсины — λ_max в зеленой части спектра
  • Чувствительные в области коротких волн 2 опсины — λ_max в синем диапазоне
  • Чувствительные в области коротких волн 1 опсины — λ_max в фиолетовой и ультрафиолетовой части диапазона

Для последних трех опсинов у человека известны гены OPN1MW, OPN1MW2, и OPN1SW.

Другие животные имеют разные наборы фоторецепторных белков, и их соответствующие спектры поглощения отличаются от человеческих белков. Поэтому восприятие света и изображений у человека и животных отличается. Некоторые насекомые, например, могут видеть в ультрафиолетовом диапазоне, а животные с одним типом опсинов видят окружающий мир черно-белым.