
【化】 rhodopsin protein
視紫紅蛋白(Rhodopsin),是脊椎動物視網膜感光細胞(尤其是視杆細胞)中的一種關鍵光敏色素蛋白。它在視覺形成的初始光轉換過程中起着核心作用,其名稱來源于希臘語“rhodon”(玫瑰,指其顔色)和“opsis”(視覺)。以下是其詳細解釋:
視紫紅蛋白是一種G蛋白偶聯受體,由兩部分組成:
這種複合體在暗處呈紫紅色(故得名“視紫紅”),對可見光(尤其是藍綠光,峰值吸收波長約500 nm)高度敏感。
當光線照射時,11-順式視黃醛吸收光子能量,瞬間異構化為全反式視黃醛(all-trans-retinal)。這一構象變化是視覺啟動的化學基礎。
生色團的異構化觸發視蛋白構象改變,形成激活态的變視紫紅質II(Metarhodopsin II),即光激活的視紫紅蛋白。
激活的視紫紅蛋白作為G蛋白偶聯受體,激活視網膜特異的轉導蛋白(Transducin, Gt)。Gt進一步激活磷酸二酯酶(PDE),導緻細胞内環鳥苷酸(cGMP)濃度下降。
cGMP濃度降低導緻cGMP門控陽離子通道關閉,感光細胞超極化,減少神經遞質釋放,最終将光信號轉化為電信號傳遞至大腦。
視紫紅蛋白主要分布于視杆細胞,負責弱光環境(暗視覺)下的黑白視覺,對低亮度環境高度敏感。
全反式視黃醛在視網膜色素上皮細胞中需還原為視黃醇并重新異構化為11-順式構型,才能再生視紫紅蛋白。維生素A缺乏會導緻視紫紅蛋白合成不足,引發夜盲症。
視紫紅蛋白基因(RHO基因,位于染色體3q22)突變是常染色體顯性視網膜色素變性(adRP) 的主要病因之一,表現為進行性視杆細胞退化與視力喪失。
視紫紅蛋白是研究G蛋白偶聯受體信號傳導的經典模型,其光激活機制為理解視覺生理學和光敏受體功能提供了關鍵見解。相關研究曾獲諾貝爾生理學或醫學獎(如1967年George Wald因視覺生化機制獲獎)。
參考文獻:
“視紫紅蛋白”這一名稱可能存在混淆或誤寫,生物化學中更常見的相關術語是“視紫紅質”(Rhodopsin)。以下是關于視紫紅質的詳細解釋:
視紫紅質是一種存在于視網膜杆狀細胞中的感光蛋白質,由視蛋白(Opsin)和11-順式視黃醛(11-cis-retinal)結合而成。它是脊椎動物視覺系統中光信號轉換的核心分子。
當光線(尤其是波長約500nm的藍綠光)進入視網膜時:
全反式視黃醛需在視網膜色素上皮細胞中重新轉化為11-順式構型,并與視蛋白結合再生視紫紅質。這一過程依賴維生素A,缺乏會導緻夜盲症。
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