Фоторецепторные белки - это светочувствительные белки, участвующие в восприятии света и ответной реакции на него у различных организмов. Некоторыми примерами являются родопсин в фоторецепторных клетках сетчатки позвоночных , фитохром в растениях, а также бактериородопсин и бактериофитохромы у некоторых бактерий . Они опосредуют световые реакции, такие как зрительное восприятие , фототропизм и фототаксис , а также реакции на световые и темные циклы, такие как циркадный ритм и другие фотопериодизмы. включая контроль времени цветения растений и брачных сезонов у животных.
Состав
Фоторецепторные белки обычно состоят из белка, прикрепленного к небелковому фотопигменту, который реагирует на свет посредством фотоизомеризации или фотовосстановления , тем самым инициируя изменение рецепторного белка, которое запускает каскад передачи сигнала . Пигменты, обнаруженные в фоторецепторах, включают сетчатку ( белки ретинилидена , например, родопсин у животных), [1] флавин ( флавопротеины , например криптохром в растениях и животных) [2] и билин ( билипротеины , например, фитохром в растениях). [3] Растительный белок UVR8 является исключительным среди фоторецепторов тем, что не содержит внешнего фотопигмента. Вместо этого UVR8 поглощает свет через остатки триптофана в своей последовательности, кодирующей белок . [4]
Фоторецепторы у животных
(См. Также: фоторецепторная клетка )
- Меланопсин : в сетчатке позвоночных опосредует зрачковый рефлекс, участвует в регуляции циркадных ритмов.
- Фотопсин : прием света разных цветов в колбочках сетчатки позвоночных.
- Родопсин : рецепция зелено-синего света палочковидными клетками сетчатки позвоночных.
- Протеинкиназа C : опосредует дезактивацию фоторецепторов и дегенерацию сетчатки [5]
- OPN5 : чувствителен к УФ-свету [6]
Фоторецепторы у растений
- UVR8 : прием света УФ-В
- Криптохром : прием синего и ультрафиолетового света
- Фототропин : восприятие синего и ультрафиолетового света (для опосредования фототропизма и движения хлоропластов)
- Zeitlupe : увлечение синим светом циркадных часов
- Фитохром : прием красного и дальнего красного света
Все перечисленные выше фоторецепторы позволяют растениям воспринимать свет с длинами волн от 280 нм (УФ-В) до 750 нм (дальний красный свет). Растения используют свет с разной длиной волны как сигналы окружающей среды, чтобы изменить свое положение и вызвать важные переходы в развитии. [7] Наиболее заметной длиной волны, отвечающей за механизмы растений, является синий свет, который может запускать удлинение клеток, ориентацию растений и цветение. [8] Один из наиболее важных процессов, регулируемых фоторецепторами, известен как фотоморфогенез . Когда семя прорастает под землей в отсутствие света, его стебель быстро удлиняется вверх. Когда он прорывается через поверхность почвы, фоторецепторы воспринимают свет. Активированные фоторецепторы вызывают изменение программы развития; растение начинает производить хлорофилл и переходит на фотосинтетический рост. [9]
Фоторецепторы у фототаксических жгутиконосцев
(См. Также: Аппарат Eyespot )
- Каналродопсин : в одноклеточных водорослях опосредует фототаксис
- Хламиопсин и вольвоксопсин
- Флавопротеины
Фоторецепторы у архей и бактерий
- Бактериофитохром
- сенсорный бактериородопсин
- Галородопсин
- Протеородопсин
- Цианобактериохром
Фотоприем и передача сигнала
- Фототрансдукция
- Визуальный цикл
- Визуальная фототрансдукция
Ответы на фоторецепт
- Визуальное восприятие
- Фототропизм
- Фототаксис
- Циркадный ритм (биологические часы)
- Фотопериодизм
Смотрите также
- Билипротеины
Рекомендации
- ^ "Родопсин | биохимия" . Британская энциклопедия . Проверено 21 января 2021 .
- ^ Линь, Чентао; Тодо, Такеши (2005-04-29). «Криптохромы» . Геномная биология . 6 (5): 220. DOI : 10,1186 / GB-2005-6-5-220 . ISSN 1474-760X . PMC 1175950 . PMID 15892880 .
- ^ Роквелл, Натан С .; Су, И-Шин; Лагариас, Дж. Кларк (2006). «Структура фитохрома и сигнальные механизмы» . Ежегодный обзор биологии растений . 57 : 837–858. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.56.032604.144208 . ISSN 1543-5008 . PMC 2664748 . PMID 16669784 .
- ^ Ли, Сянькунь; Рен, Хайшэн; Кунду, Майнак; Лю, Чжэюнь; Чжун, Фрэнк В .; Ван, Лицзюань; Гао, Цзяли; Чжун, Дунпин (2020-08-28). «Скачок в квантовой эффективности за счет сбора 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 .
- ^ Смит, Дин П .; Ранганатан, Рама; Харди, Роберт В .; Маркс, Юлия; Цучида, Тэмми; Цукер, Чарльз С. (1991). «Дезактивация фоторецепторов и дегенерация сетчатки, опосредованная фоторецептор-специфической протеинкиназой C». Наука . 254 (5037): 1478–1484. Bibcode : 1991Sci ... 254.1478S . DOI : 10.1126 / science.1962207 . JSTOR 2879432 . PMID 1962207 . ProQuest 213560980 .
- ^ 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» . PLOS ONE . 6 (10): e26388. Bibcode : 2011PLoSO ... 626388K . DOI : 10.1371 / journal.pone.0026388 . PMC 3197025 . PMID 22043319 .
- ^ Гальвао, Винисиус Коста; Фанкхаузер, Кристиан (октябрь 2015 г.). «Чувство световой среды в растениях: фоторецепторы и ранние сигнальные шаги» . Текущее мнение в нейробиологии . 34 : 46–53. DOI : 10.1016 / j.conb.2015.01.013 . PMID 25638281 . S2CID 12390801 .
- ^ Кристи, Джон М .; Бриггс, Уинслоу Р. (13 апреля 2001 г.). «Восприятие синего света у высших растений *» . Журнал биологической химии . 276 (15): 11457–11460. DOI : 10.1074 / jbc.R100004200 . ISSN 0021-9258 . PMID 11279226 .
- ^ Briggs, Winslow R .; 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 .