Białko fotoreceptorowe
Białka fotoreceptorowe to światłoczułe białka zaangażowane w wykrywanie i reakcję na światło w różnych organizmach. Niektóre przykłady to rodopsyna w komórkach fotoreceptorowych siatkówki kręgowców , fitochrom w roślinach oraz bakteriorodopsyna i bakteriofitochromy w niektórych bakteriach . Pośredniczą w reakcjach na światło tak różnych, jak percepcja wzrokowa , fototropizm i fototaksja , a także w reakcjach na cykle światło-ciemność, takie jak rytm dobowy i inne fotoperiodyzmy , w tym kontrola czasu kwitnienia roślin i okresów godowych zwierząt.
Struktura
Białka fotoreceptorów zazwyczaj składają się z białka przyłączonego do chromoforu niebiałkowego (czasami określanego jako fotopigment , nawet jeśli fotopigment może również odnosić się do fotoreceptora jako całości). Chromofor reaguje na światło poprzez fotoizomeryzację lub fotoredukcję , inicjując w ten sposób zmianę białka receptora, która uruchamia kaskadę transdukcji sygnału . Chromofory znajdujące się w fotoreceptorach obejmują retinal ( białka retinylidenowe , na przykład rodopsyna u zwierząt), flawin ( flawoproteiny , na przykład kryptochrom u roślin i zwierząt) i bilina ( biliproteiny , na przykład fitochrom u roślin). Białko roślinne UVR8 jest wyjątkowe wśród fotoreceptorów, ponieważ nie zawiera zewnętrznego chromoforu. Zamiast tego UVR8 absorbuje światło przez reszty tryptofanu w swojej sekwencji kodującej białko .
Fotoreceptory u zwierząt
(Zobacz także: komórka fotoreceptorowa )
- Melanopsyna : w siatkówce kręgowców pośredniczy w odruchu źrenicznym, bierze udział w regulacji rytmów okołodobowych
- Fotopsyna : odbiór różnych kolorów światła w komórkach czopków siatkówki kręgowców
- Rodopsyna : odbiór światła zielono-niebieskiego w pręcikach siatkówki kręgowców
- Kinaza białkowa C : pośredniczy w dezaktywacji fotoreceptorów i degeneracji siatkówki
- OPN5 : wrażliwy na promieniowanie UV
Fotoreceptory u roślin
- UVR8 : Odbiór światła UV-B
- Kryptochrom : odbiór światła niebieskiego i UV-A
- Fototropina : postrzeganie światła niebieskiego i UV-A (pośredniczenie w fototropizmie i ruchu chloroplastów)
- Zeitlupe: porywanie niebieskiego światła zegara okołodobowego
- Fitochrom : odbiór światła czerwonego i dalekiej czerwieni
Wszystkie wymienione powyżej fotoreceptory umożliwiają roślinom wyczuwanie światła o długości fali w zakresie od 280 nm (UV-B) do 750 nm (światło dalekiej czerwieni). Rośliny wykorzystują światło o różnych długościach fal jako środowiskowe wskazówki zarówno do zmiany swojej pozycji, jak i do wyzwalania ważnych zmian rozwojowych. Najbardziej widoczną długością fali odpowiedzialną za mechanizmy roślinne jest światło niebieskie, które może wyzwalać wydłużanie komórek, orientację roślin i kwitnienie. Jednym z najważniejszych procesów regulowanych przez fotoreceptory jest fotomorfogeneza . Kiedy ziarno kiełkuje pod ziemią przy braku światła, jego łodyga szybko wydłuża się w górę. Kiedy przebija się przez powierzchnię gleby, fotoreceptory odbierają światło. Aktywowane fotoreceptory powodują zmianę programu rozwojowego; roślina zaczyna wytwarzać chlorofil i przechodzi do wzrostu fotosyntetycznego.
Fotoreceptory w wiciowcach fototaktycznych
(Zobacz także: Aparat Eyespot )
- Rodopsyna kanałowa : w algach jednokomórkowych pośredniczy w fototaksji
- Chlamyopsyna i volvoksopsyna
- Flawoproteiny
Fotoreceptory u archeonów i bakterii
- Bakteriofitochrom
- czuciowa bakteriorodopsyna
- Halorodopsyna
- Proteorodopsyna
- Cyjanobakteriochrom
Fotorecepcja i transdukcja sygnału
Reakcje na fotorecepcję
- Percepcja wzrokowa
- Fototropizm
- Fototaksja
- Rytm okołodobowy (zegar biologiczny)
- Fotoperiodyzm