视紫红质

一种在视杆细胞中发现的蛋白质
视紫红质(英文名:rhodopsin[1])是一种在视杆细胞中发现的蛋白质,由视蛋白和11-顺视黄醛结合而成,每个视杆细胞外段中有近千个膜盘,每个膜盘所含的视紫红质分子约100万个。[2][3][4]视紫红质对弱光敏感,是视觉形成的关键感光色素。[1][5]
19世纪,德国生理学家Franz Christian Boll发现了视紫红质在视网膜视杆细胞上的表达。[6][7]20世纪80年代,内森斯和撒迪厄斯·德里亚课题组的独立研究发现了视紫红质基因突变,这是视网膜色素变性的首个已知病因。[8]1983年,Jeremy Nathans先后克隆出牛和人类的视蛋白基因,并随后阐明了色盲的分子基础。[9][8]1993年,人们首次获得了动物视紫红质的三维结构。[10]2019年8月7日,美国南加州大学生物学家戈麦斯·孔赛尔纳等人在《科学·进展》杂志发表论文称,拥有变形视紫红质的细菌能够通过视黄醛与视紫红质蛋白结合的方法来捕捉光线,从而形成更强大的捕光功能,可把更多光线转化为能量。[11]2023年3月,格布哈特·舍特勒(Gebhard Schertler)团队利用时间分辨串行飞秒X射线晶体学首次直接观测到视紫红质在光照后1皮秒内的超快结构变化。[12][10]
视紫红质转变为视黄醛和视蛋白是吸热反应,能量由吸收的光子供给。视紫红质的再生是散热反应,视蛋白与11‑顺视黄醛自发进行反应。光照时视黄醛由11‑顺型变化为全反型,引起视蛋白分子构型改变和视黄醛分子脱落;在暗处,视紫红质又重新合成,视黄醛由全反型变化为11‑顺型,再与视蛋白结合。[4]其编码基因RHO的突变是导致视网膜色素变性的常见病因。[8][9][13]

基本定义

视紫红质(英文名:rhodopsin[1])是一种在视杆细胞中发现的蛋白质,由视蛋白和11-顺视黄醛结合而成,每个视杆细胞外段中有近千个膜盘,每个膜盘所含的视紫红质分子约100万个。[2][3][4]