Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
энзиматический процесс, протекающий через образование опсин-субстратного
комплекса: Л + Е-"-ЛЕ-"-М, где образование ЛЕ - бимолекулярная, а его
распад - мономолекулярная реакция. При этом Абрахамсон предполагает, что
люмиродопсин ге-терогенен и состоит из трех форм: Ль Лг н Лз. Каждая из
форм лю-миродопсина превращается в свою форму метародопсина I с
различными константами скоростей перехода:
Кг Кг Кг
Л2 Л3 > М3.
Процесс характеризуется высокими значениями энтропии (AS* = 70 кал/моль-
град) и энтальпии (А#* = 25 ккал/ моль) активации.
Следующий продукт - метародопсин II - возникает из метародопсина I при
температуре, превышающей -15° С (максимум спектра поглощения при 380,
флуоресценции - 535 нм). На этой стадии происходят наиболее существенные
изменения конформации зрительного пигмента, о чем свидетельствуют
следующие факты:
1) значительный батохромный сдвиг (почти 100 нм);
2) возникновение чувствительности к борогидриду натрия, атакующему
альдиминную связ^, что указывает на переход альдиминной группировки из
гидрофобной в гидрофильную область; 3) экспонирование двух-трех
сульфгидрильных групп в молекуле опсина; 4) высокие значения энтальпии
(А#* = 30,7 ккал/моль) и энтропии (AS* = 55 кал/моль-град) активации,
приближающиеся к термодинамическим параметрам денатурации белков.
Показано также, что эффективность превращения метародопсин Iметародопсин
II зависит от белок-липид-ных взаимодействий. Так, в озвученной суспензии
мембран дисков быка процесс протекает при 39° С по кинетике реакции
первого порядка с ti/2 = 0,4 мс, а в дигитониновых экстрактах - по
сложной кинетике, которую можно представить как наложение нескольких
процессов, описываемых кинетикой реакций первого порядка. Наиболее
быстрый компонент имеет ti/2 = 27 мкс.
3. Фотофизика и фотохимия зрительной рецепции
135
Все стадии от образования прелюмиродопсина до возникновения метародопсина
II легко обратимы в темноте: обратные реакции инициируются понижением
температуры.
Кроме метародопсина II в результате темнового превращения зрительного
пигмента образуются метародопсин III, или парародопсин/ (максимум спектра
поглощения при 465 нм), две формы А-ретинилиденопсина с максимумами
спектров поглощения при 365 и 440 нм соответственно, опсин и свободный
полностью транс-ретиналь. Эти финальные стадии превращения родопсина еще
недостаточно изучены. Показано только, что в молекуле хромопротеида на
стадии превращения метародопсина I в метародопсин II экспонируется еще
одна сульфгид-рильная группа, а на стадии метародопсин III-vN-рети-
нилиденопсин происходит экспонирование Шиффовой связи. До сих пор
дискутируется вопрос о том, можно ли включать метародопсин III и Ы-
ретинилиденопсинзб5 в общую цепь превращений или они являются лишь ее
ответвлениями. Не вызывает, однако, сомнения тот факт, что конечные
продукты фотолиза зрительного пигмента, ответственные за все дальнейшие
события,- это свободный транс-ретиналь и опсин.
Известно, что в наружных сегментах палочек содержится специальный фермент
- ретинолдегидрогеназа, который превращает ретиналь в ретинол (витамин
Ai).
Характеризуя процесс в целом, следует подчеркнуть, что в интервале
физиологических температур все промежуточные реакции протекают
чрезвычайно быстро Например, по данным флеш-фотолиза, время образования и
жизни прелюмиродопсина 6• 10~12 и 3 • 10-8 с соответственно, а время
полупревращения метародопсин I-ние-тародопсин II составляет около 30 мкс.
Таким образом, природа вторичных темновых реакций в комплексе опсин -
липид-ретиналь, вызываемых первичной цис-транс-фотоизомеризацией
ретиналя, сводится к цепи последовательных конформационных перестроек,
приводящих к изменению микроокружения хромофора, и заканчивается его
отрывом от белка. Чрезвычайно существенно, что рассмотренная
последовательность превращений зрительного пигмента характерна не только
для дигитониновых экстрактов, но и для суспензии на-
136
Глава VI. Зрение
ружных сегментов, изолированной сетчатки и даже глазного бокала.
Перейдем теперь к рассмотрению механизмов регенерации зрительного
пигмента из продуктов фотолиза. Различают фотохимическую и биохимическую
регенерации. Фотохимическая регенерация, заключающаяся в образовании
родопсина при поглощении света продуктами фотолиза, описана для
прелюмиродопсина, люмиродопсина, метародопсина I и метародопсина II. На
стадиях прелюмиродопсина и люмиродопсина, которые не сопровождаются
существенными конформационными перестройками опсина, фоторегенерация
происходит сравнительно легко. Однако конверсия метародопсина I в
родопсин заметно контролируется температурой: процесс идет при -20° С, но
резко замедляется при -65 и -195° С. Более того, в результате регенерации
образуется не исходный продукт родопсин, а две его изохромные формы. При
близких спектральных свойствах эти формы родопсина обладают различной
температурной стабильностью.
Биохимическая регенерация родопсина изучена слабо. Совершенно очевидно,
