Was ist ein Opsin?

Ein Opsin ist ein lichtempfindliches Protein in der Netzhaut. Viele Opsine sind an der Übertragung von Lichtsignalen beteiligt, um visuelle Bilder zu erhalten. Andere Arten dieser Proteine ​​wurden in den 1990er Jahren entdeckt. Diese spielen in der Physiologie seit 2010 eine nicht-visuelle und häufig unbekannte Rolle. Ein nicht-visuelles Opsin mit bekannter Funktion ist Melanopsin , das an der Einstellung des zirkadianen Rhythmus beteiligt ist.

Die Netzhaut ist die innere Schicht des Auges, die Fotorezeptorzellen enthält. Diese Zellen sind spezielle Arten von Nervenzellen, die Licht in eine Kette von biologischen Reaktionen umwandeln. Am bekanntesten sind Stäbchen, die bei schwachem Licht funktionieren und zu Schwarzweißsehen führen, und Zapfen, die für das Farbsehen verantwortlich sind.

Die verschiedenen Arten von Photorezeptorzellen weisen verschiedene Arten von Opsinen auf. Stabzellen haben eine Verbindung namens Rhodopsin , die sich aus dem Protein Opsin und einer Vitamin A-ähnlichen Verbindung zusammensetzt, die als Retinal bekannt ist . Da es Retinal, auch als Retinaldehyd bekannt , enthält, ist es als Retinylidenprotein bekannt. Die Netzhaut reagiert auf grün-blaues Licht, indem sie die Konformation ändert. Dadurch wird ein Rezeptor auf der Zelloberfläche aktiviert. Diese Aktivierung löst dann eine Kaskade von Veränderungen in der Zelle aus und führt zu Nachtsicht.

Kegelzellen, auch Retinylidenproteine, haben Opsine mit geringfügigen strukturellen Abweichungen von Rhodopsin, wodurch sich die Wellenlängen des Lichts verschieben, bei denen sie absorbieren. Diese Zellen haben eine von drei Arten von Opsin, die als Photopsin bekannt sind und Licht mit verschiedenen Wellenlängen aufnehmen. Sie absorbieren Gelbgrün, Grün und Blauviolett, und die Signale werden dann vom Gehirn kombiniert, um eine farbliche Ansicht zu erhalten. Kegelzellen sind weniger lichtempfindlich als Stabzellen.

Die Übertragung visueller Informationen an das Gehirn ist nur eine Art von Signal, das von Opsinen weitergeleitet wird. Ein anderer Typ wird von Melanopsin übertragen , einem Opsin, das den Opsinen von Wirbellosen ähnlicher ist. Es reagiert auf Licht und sendet ein nicht-visuelles Signal, das die Notwendigkeit des Schlafs in einen 24-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus umsetzt, der als circadianer Rhythmus bezeichnet wird . Blinde mit funktionierender Netzhaut können diesen Zyklus noch einhalten.

Opsine sind im gesamten Tierreich verbreitet und kommen sogar in der Haut von Amphibien vor. Bisher wurden über 1.000 Arten von Opsin identifiziert. Sie kommen auch in Bakterien vor und diese Proteine ​​werden verwendet, um die Energie des Lichts zu ernten und Kohlendioxid in Zucker umzuwandeln. Es wird angenommen, dass sich die Opsine in diesen primitiven Organismen getrennt von denen in fortgeschritteneren Kreaturen entwickelt haben.