Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 212
Текст из файла (страница 212)
Для цитозольных петель (оранжевый цвет)„взаимодействущих с Б-белком трансдуцином, пока неизвестна точная локализация. показано вероятное расположение трех субъединиц трансдуцина (зеленый цвет). Родопсин на С-конце связан с пальмитоилом; как аь так и т-субъединицы траксдуцина связаны с липидами (желтый цвет), что способствует их заякориванию на мембране. молекул которого находятся в каждом лиске наружных сегментов палочек и колбочек. Родопсии (М, = 40 000) — интегральный белок с характерным строением СРСК, он содержит семь пронизывающих мембрану а-спиралей (рис.
12-37). )Ч-концевой домен родопсина вдается в диск, а С-конец обращен в цитозоль наружного сегмента. Поглощающий свет пигмент (хромофор) 11-цисретиналь ковалентно связан с опсином, белковым компонентом родопсина, образуя основание Шиффа с остатком 1уз. Региналь расположен вблизи середины бислоя (рис. 12-37), его длинная ось ориентирована почти в плоскости л|ембрапы. При поглощении фотона ретипалсвым комгюнентом родопсина знергня света вызывает фотохимические превращения; 11-кис-ретипаль превращается в полносзъю транс-ретиналь (см.
рис. 1-18„б, 10-21). Такое изменение в структуре хромофора вызывает конформациопныс изменения в молекуле родопсипа — зто первая стадия проведения зрительного сигнала. Ретиналь — производное витамина А, (ретнпола), образующегося из (1-каротина (см. рис. 10-21). Недостаток витамина А в пище приводит к куриной слепоте (плохому зрению при слабом уровне освещенности); эта болсзш> достаточно широко распространена в некоторых развивающихся странах. Устраняет зто заболевание употребление в пищу витамина А или Гвгатых им овощей (таких как морковь).
° Возбужденный родопсин осуществляет передачу сигнала через 6-белок для уменьшения концентрации с6МР Родоцсин в конформации возбужденного состояния взаимодействует со вторым белком трансдуцином, который находится вблизи на цитоплазматической поверхности мембраны диска (рис.12-37). Трансдуцин (Т) принадлежит к тому же семейству гетеротримерных СТР- связывающих белков, что и С, и Сь Хотя он предназначен специально лля передачи зрительных сигналов, трансдуцин имеет много общих функциопальныхсвойств с С, и Се Оп можстсвязываться либо с С() Р, либо с СТР. В темноте С 1)Р находится в связанном состоянии, все трн субьединицы белка (Т„„Т„, Т„) остаются вместе и никакого сигнала не посылается.
Когда родоп сии возбуждается светом, он взаимодействует с трапсдуцином, 12.10 (енсорная передача сигнала в процессах зрения, обоняния и вкуса [653! :атачизируя замещение связанного С[)Р на ЬТР !з цитозоля (рис. 12-38, стадии 01 и ®). Затем рансдуцип диссоциирует на Т н Тр„а Т„-СТР 1ерсдает сигнал от возбужденного рецептора на ледующий! компонент системы сигнализации— ЬМР-фосфодиэстеразу (Р[)Е); этот фермент !рсвращает сСМР в 5'-СМР (стадии Оз и Оа).
)тметим, что это вовсс нс та г[юсфодиэстераза 1иклических нуклеотидов, которая гидролизут сАМР чтобы заверпзить [3-адренергический ! !алоч(Га О4 02 Оз Активированный роло- псин катализируст заме- шение СОР на СТР в трансдуцине (Т)„кото- рый затем диссоциируст иа Т,„-СТР и Тз . !оглощсние света прсрашает 11-кис-ретиналь полностью трансетипаль, ктивируя родопсин.
Т„-СТР активирует сСМР-фосфодизстеразу (РПЕ) путем связывании и удаления ее ингиби- торной субъелиницы (!). Активная Р()Е уменьшает [сСМР[ „-, ~ ниже уровня, необходимого лля поддержания катионных каналов в открытом состоянии. СПР б'-СМР М~ мбрааа диска Катионные каналы , Саз Ф: закРываготса, пРспн ,",:" тствуя входу Ха и = ",".":-' Саз+ лгембрана гипср Возбуждение ФЮ 'нвфиц,' Восстановление/адаптацшг ь СТР сСМР 1 Са '! $ От Ч вЂ” — — — — — гСМР" -:- Уменьшение[Саз'[активирует гуанилатциклазу (СС) и ингибирует РРЕ; [сСМР] повыша- с" ется, достигая «темпового» уровня; катионные каналы вновь открываются, и Ую возвращается к уровню, бывшему до действия стимула. Саз+ ся[ч:"ж .
' 4 !Ча Плазматическая мембрана Рис. 12-38. Молекулярные «последствняв поглощения фотона родопснном в наружном сегменте палочки. Вверху (стадии Ог — Оь) — возбуждение; внизу (стаднн Ое-Оа) — восста- новление и адаптацию после освещения. !А[Чх Оэ сз 1Й Родопсинкиназа (йК) ОВ фосфорилируст Аррестин медленно диссациилабесцвеченныйл руст, родапсин дефасфорилирадопсин; иязлзя руется, и полностью тралерс[Саз'[ н рекаверин тиналь замещается 11-Чис-респимулируют зту тииалем.
Родопсин гатов к слереакцию. Аррестин дующему пиклу фатотрансдукции связывается с фасфарилированным С-концом, инактивируя ролопсин. ответ. сЬМР-специфичная Р[)Š— уникальный фермент зрительных клеток сетчатки. Р[)Е представляет собой интегральный белок с активным центром на цитоплазматической стороне мембраны диска. В темноте прочно связанная ингибиторная субъединица очень эффективно подавлЯст активность РЕ)Е. Кощга Та-СТР соударястся с РТ)Е, ингнбиторная субъсднница отделяетси,и ферментативная активность немедленно возрастает на несколько порядков.
Каждая л поляризована. Этот сигнал поступает н мазе. Ов Про ко лца. ьа:,:П выход Сяя' через !ча/Сам-обменшш уменьшает [Са~[ в Пег лат|~ . [654] Часть 1. 12. Биосигнализация молекула активной РПЕ разрушает множество молекул сСМР с образованием биологически неактивного 5'-СМР При этом концентрация сСМ Р в наружном сегменте понижается за доли секунды. При новой, болсс низкой концентрации сСМ Р сСМР-регулируемые ионные каналы закрываются, блокируя обратный вход Ха' н Сат' в наружный ссгмснт и вызывая гинсрполяризацию мембраны клетки пшючки или колбочки (стадия Оа). В этом процессе первоначальный стимул — фотон — изменяет Р клетки.
За несколько стадий процесса передачи зрительного сигнала происходит огромное его усиление. Каждая возбужденная молекула родопсина активирует но крайней мере 500 молекул трансдуцина, каждая из которых может активировать молекулу РВЕ. Этой фосфодиэстсразс свойственно цоразитсльно высокое число оГюротов — каждая активированная молекула гидролизует 4 200 молекул сСМР в секунду. Связывание сСМР с сСМР-регулируемыми ионныл1и каналами является кооперативным процессом (но крайней мере, три молекулы сСМР должны присоединиться, чтобы открыть один канал), и относительно небольшое изменение в концентрации сСМР проявляется, таким образом, в большом изменении ионной проводимости.
Результатом этого усиления является высокая чувствительность к свету. Поглощение одного фотона закрывает 1000 или более ионных каналов и примерно на 1 мВ изменяст мембранный потенциал клстки. Зрительный сигнал быстро прекращается Ваш взгляд движется цо этой строке и изображения первых слов быстро исчезают — еще прежде, чем вы увидите следуюгцие слова. В этот короткий интервал времени происходит множество биохимических процессов.
Очень скоро после прекращения освещения палочек или колбочск фоточувствительная система выключается. а-Субъединица трансдуцина (с присоединенным СТР) обладает СТРазной активностью. В течение миллисекунд после уменьшения интенсивности света СТР гидролизуется и Т„рсассоциирует с Таг Ингибиторная субъединица РПЕ, которая была связана с Т„-СТР, высвобождается и реассоциирует с РПЕ, сильно ингибируя этот фермент.
Чтобы вернуть концентрацию сСМР к ес «темновоьчу» уровню, фермент гуанилатциклаза нре- вращает СТР в сСМР (стадия ® на рис. 12-38) но реакции, которая ингибирустся высокой концентрацией Саа' (>100 нМ). При освещении уровень кальция падает, поскольку стационарная концентрация Сам в наружном сегменте создается в результате выкачивания Саа' с помощью Ха'/Сах'-обменника ~лазматической мембраны и движения Сам внутрь через открытые сСМР- регулируемые каналы. В темноте этот процесс обеспечивает 1Сам1 500 нМ, что достаточно, чтобы ингибировать синтез сСМР После короткого освещения вход Саа замедляется и (Са'~ надает (стадия ®).
Ингибирование гуанилатциклазы облегчается, и циклаза превращает СТР в сСМР чтобы возвратить систему в состояние до действия стимула (стадия Ф). Родонсин тоже подвершется изменениям в ответ на продолжительное освещение. Конформационныс изменсния, индуцированные поглощением света, приводят к тому, что в С-концевом домене становятся доступными несколько остатков Т11г н 5ег. Они быстро фосфорнлируются родопсинкнназой (стадия Оа на рис.
12-38), по структуре и функции гомологичной Р-адренергичсской киназс (РАКК), которая десенситизируег р-адренергический рецептор (рис. 12-8). При высокой концентрации ионов кальция Сам-связывающий белок рековерин ингибирует родонсинкиназу, но ингибированис снимается, когда концентрация Сам падает после освещения, как описано выше. Фосфорилированный С-концевой домен родоцсина связывается с белком аррестином 1, что препятствует дальнейшему взаимодействию между активировагп~ым родопсином и трансдуцином. Аррестин 1— близкий гомолог аррсстина 2 (Г)агц рис. 12-8). Для возвращения молекулы возбужденного родопсина в исходное состояние надо удалить полностью гаранг-ретиналь, заменив его на 11-Кис-ретиналь; на это требуется относительно длительное время (от секунд до минут), после чего родонсин готов к новому раунду возбуждения (стадия Ов на рис.
12-38). Колбочки специализируются на цветовом зрении Цветовое зрение колбочек основано на сенсорной перелачс сигнала — механизме, идентичном описанному выше, но запускаемом немного отличающимися световыми рецепторами. Три типа колбочек предназначены для регистрации света различных областей спектра, они используют три 12.10 Сенсорная передача сигнала в процессах зрения, абаняння и вкуса [6551 100 2 90 6О с 70 с 60 50 40 60 20 С> 10 0 Рис. 1. Глаза Дальтана похожих фоторсцспторных белка (опсина).
Каждая колбочка экспрессирует только один вил опсшш, по все опсипы близки ро>1опсипу по размеру аминокислотной послсловатсльностп н, по-видимому, по трехмерной структуре. Различия между опспцами, тем пе менее, достаточно существенны, чтобы хромофор 11-цнс-рстипаль размсщшюя в трех несколько отличающихся компартл>ситах. изза чего три фоторецептора характеризуются различными спектрами поглощения (рис. 12-39). Мы различаем цвета п ипснки, интегрируя «выход« сипшла с колбочек трех типов, ккждь>й из которых содержит один пх т(юх >(к>торсцепт»рг>в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
