stringtranslate.com

Фоторецепторный белок

Фоторецепторные белки — светочувствительные белки, участвующие в восприятии и реагировании на свет у различных организмов. Примерами служат родопсин в фоторецепторных клетках сетчатки позвоночных , фитохром у растений, а также бактериородопсин и бактериофитохромы у некоторых бактерий . Они опосредуют такие разнообразные световые реакции, как зрительное восприятие , фототропизм и фототаксис , а также реакции на циклы свет-темнота, такие как циркадный ритм и другие фотопериодизмы, включая контроль времени цветения у растений и брачных сезонов у животных.

Структура

Фоторецепторные белки обычно состоят из белка, прикрепленного к небелковому хромофору (иногда называемому фотопигментом , хотя фотопигмент может также относиться к фоторецептору в целом). Хромофор реагирует на свет посредством фотоизомеризации или фотовосстановления , тем самым инициируя изменение рецепторного белка, которое запускает каскад передачи сигнала . Хромофоры, обнаруженные в фоторецепторах, включают ретиналь ( ретинилиденовые белки , например, родопсин у животных), [1] флавин ( флавопротеины , например, криптохром у растений и животных) [2] и билин ( билипротеины , например, фитохром у растений). [3] Растительный белок UVR8 является исключительным среди фоторецепторов, поскольку он не содержит внешнего хромофора. Вместо этого UVR8 поглощает свет через остатки триптофана в своей кодирующей последовательности белка . [4]

Фоторецепторы у животных

Фоторецепторы в растениях

Все перечисленные выше фоторецепторы позволяют растениям воспринимать свет с длиной волны от 280  нм (УФ-В) до 750 нм (дальний красный свет). Растения используют свет с различной длиной волны в качестве экологических сигналов как для изменения своего положения, так и для запуска важных переходов в развитии. [7] Наиболее заметной длиной волны, отвечающей за механизмы растений, является синий свет, который может вызывать удлинение клеток, ориентацию растения и цветение. [8] Один из важнейших процессов, регулируемых фоторецепторами, известен как фотоморфогенез . Когда семя прорастает под землей при отсутствии света, его стебель быстро удлиняется вверх. Когда оно прорывается через поверхность почвы, фоторецепторы воспринимают свет. Активированные фоторецепторы вызывают изменение программы развития; растение начинает вырабатывать хлорофилл и переключается на фотосинтетический рост. [9]

Фоторецепторы у фототаксических жгутиконосцев

(См. также: Аппарат Eyespot )

Фоторецепторы у архей и бактерий

Фоторецепция и передача сигнала

Ответы на фоторецепцию

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Родопсин | биохимия". Encyclopedia Britannica . Получено 21.01.2021 .
  2. ^ Лин, Чентао; Тодо, Такеши (29.04.2005). «Криптохромы». Genome Biology . 6 (5): 220. doi : 10.1186/gb-2005-6-5-220 . ISSN  1474-760X. PMC 1175950. PMID 15892880  . 
  3. ^ Rockwell, Nathan C.; Su, Yi-Shin; Lagarias, J. Clark (2006). «Структура фитохрома и механизмы сигнализации». Annual Review of Plant Biology . 57 : 837–858. doi :10.1146/annurev.arplant.56.032604.144208. ISSN  1543-5008. PMC 2664748. PMID 16669784  . 
  4. ^ Ли, Сянькунь; Жэнь, Хайшэн; Кунду, Майнак; Лю, Чжэюнь; Чжун, Фрэнк В.; Ван, Лицзюань; Гао, Цзяли; Чжун, Дунпин (28.08.2020). «Скачок в квантовой эффективности через сбор света в фоторецепторе UVR8». Nature Communications . 11 (1): 4316. Bibcode : 2020NatCo..11.4316L. doi : 10.1038/s41467-020-17838-6 . ISSN  2041-1723. PMC 7455749. PMID 32859932  . 
  5. ^ Смит, Дин П.; Ранганатан, Рама; Харди, Роберт В.; Маркс, Джулия; Цучида, Тэмми; Цукер, Чарльз С. (1991). «Деактивация фоторецепторов и дегенерация сетчатки, опосредованная фоторецептор-специфической протеинкиназой C». Science . 254 (5037): 1478–1484. Bibcode :1991Sci...254.1478S. doi :10.1126/science.1962207. JSTOR  2879432. PMID  1962207. ProQuest  213560980.
  6. ^ Кодзима, Дайсуке; Мори, Сугуру; Тории, Масаки; Вада, Акимори; Моришита, Рика; Фукада, Ёситака (17 октября 2011 г.). «УФ-чувствительный фоторецепторный белок OPN5 у людей и мышей». ПЛОС ОДИН . 6 (10): e26388. Бибкод : 2011PLoSO...626388K. дои : 10.1371/journal.pone.0026388 . ПМК 3197025 . ПМИД  22043319. 
  7. ^ Гальван, Винисиус Коста; Фанкхаузер, Кристиан (октябрь 2015 г.). «Ощущение световой среды в растениях: фоторецепторы и ранние этапы сигнализации». Current Opinion in Neurobiology . 34 : 46–53. doi :10.1016/j.conb.2015.01.013. PMID  25638281. S2CID  12390801.
  8. ^ Кристи, Джон М.; Бриггс, Уинслоу Р. (2001-04-13). «Восприятие синего света высшими растениями *». Журнал биологической химии . 276 (15): 11457–11460. doi : 10.1074/jbc.R100004200 . ISSN  0021-9258. PMID  11279226.
  9. ^ Бриггс, Уинслоу Р.; Олни, Маргарет А. (1 января 2001 г.). «Фоторецепторы в фотоморфогенезе растений на сегодняшний день. Пять фитохромов, два криптохрома, один фототропин и один суперхром». Физиология растений . 125 (1): 85–88. doi : 10.1104/pp.125.1.85 . PMC 1539332. PMID  11154303 .