Τι είναι το Opsin;

Η οψίνη είναι μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στον αμφιβληστροειδή και είναι ευαίσθητη στο φως. Πολλοί opsins εμπλέκονται στη μετάδοση σημάτων από το φως για να γίνουν οπτικές εικόνες. Άλλοι τύποι αυτών των πρωτεϊνών ανακαλύφθηκαν στη δεκαετία του 1990. Αυτά έχουν μη οπτικούς και συχνά άγνωστους ρόλους στη φυσιολογία, από το 2010. Μια μη οπτική opsin γνωστής λειτουργίας είναι η μελανοψίνη, η οποία εμπλέκεται στον καθορισμό των κιρκαδικών ρυθμών.

Ο αμφιβληστροειδής είναι το εσωτερικό στρώμα του ματιού που περιέχει κύτταρα φωτοϋποδοχέα. Αυτά τα κύτταρα είναι ειδικοί τύποι νευρικών κυττάρων που μετατρέπουν το φως σε αλυσίδα βιολογικών αντιδράσεων. Τα πιο γνωστά είναι οι ράβδοι, οι οποίες λειτουργούν σε χαμηλό φως και έχουν ως αποτέλεσμα ασπρόμαυρη όραση, και οι κώνοι, που είναι υπεύθυνοι για την έγχρωμη όραση.

Οι διαφορετικοί τύποι κυττάρων φωτοϋποδοχέων έχουν διαφορετικούς τύπους οψινών. Τα κύτταρα ράβδου έχουν μια ένωση που ονομάζεται ροδοψίνη, η οποία αποτελείται από την πρωτεΐνη opsin και μια ένωση που μοιάζει με Βιταμίνη Α γνωστή ως αμφιβληστροειδής. Δεδομένου ότι περιέχει αμφιβληστροειδή, γνωστή και ως ρετιναλδεhyδη, είναι γνωστή ως πρωτεΐνη ρετινυλιδενίου. Ο αμφιβληστροειδής ανταποκρίνεται στο πράσινο-μπλε φως αλλάζοντας τη διαμόρφωση και αυτό ενεργοποιεί έναν υποδοχέα στην επιφάνεια του κυττάρου. Αυτή η ενεργοποίηση στη συνέχεια προκαλεί μια σειρά από αλλαγές στο κύτταρο και έχει ως αποτέλεσμα τη νυχτερινή όραση.

Τα κωνικά κύτταρα, επίσης πρωτεΐνες ρετινυλιδενίου, έχουν οψίνες με μικρές δομικές αποκλίσεις από τη ροδοψίνη, και αυτό μετατοπίζει τα μήκη κύματος φωτός στα οποία θα απορροφήσουν. Αυτά τα κύτταρα έχουν έναν από τους τρεις τύπους opsin, γνωστούς ως photopsin που δέχονται φως σε διαφορετικά μήκη κύματος. Απορροφούν κίτρινο-πράσινο, πράσινο και μπλε-ιώδες και τα σήματα συνδυάζονται στη συνέχεια από τον εγκέφαλο για να δώσουν μια εικόνα στο χρώμα. Τα κωνικά κύτταρα είναι λιγότερο ευαίσθητα στο φως από τα κύτταρα ράβδου.

Η μετάδοση οπτικών πληροφοριών στον εγκέφαλο είναι μόνο ένας τύπος σήματος που μεταδίδεται από τις οψίνες. Ένας άλλος τύπος μεταδίδεται από τη μελανοψίνη, μια οψίνη που μοιάζει περισσότερο με τις οψίνες ασπόνδυλων. Ανταποκρίνεται στο φως και μεταδίδει ένα μη οπτικό σήμα που μεταφράζει την ανάγκη για ύπνο σε έναν κύκλο φωτός και σκοταδιού 24 ωρών, γνωστός ως κιρκάδιος ρυθμός. Τυφλοί με λειτουργικούς αμφιβληστροειδείς μπορούν ακόμα να τηρήσουν αυτόν τον κύκλο.

Οι οψίνες είναι ευρέως διαδεδομένες σε όλο το ζωικό βασίλειο και βρίσκονται ακόμη και στο δέρμα των αμφιβίων. Πάνω από 1,000 τύποι opsin έχουν εντοπιστεί μέχρι στιγμής. Βρίσκονται επίσης σε βακτήρια και αυτές οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή της ενέργειας από το φως για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε σάκχαρα. Οι οψίνες σε αυτούς τους πρωτόγονους οργανισμούς πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί χωριστά από αυτές σε πιο προηγμένα πλάσματα.