2-минутный курс нейронауки: фототрансдукция

Описание: Фототрансдукция — это процесс, происходящий в сетчатке, где свет преобразуется в электрические сигналы, понятные нервной системе. В этом видео я объясняю механизм, лежащий в основе фототрансдукции в палочковых фоторецепторах.

Этот процесс довольно сложен; я бы рекомендовал хотя бы хорошо разобраться в мембранном потенциале, прежде чем пытаться понять фототрансдукцию. Вы можете узнать больше о мембранном потенциале в этом видео:    • 2-Minute Neuroscience: Membrane Potential  

ТРАНСКРИПЦИЯ:

Добро пожаловать в двухминутный курс по нейронауке, где я объясняю темы нейронауки за 2 минуты или меньше. В этом выпуске я расскажу о фототрансдукции.

Фототрансдукция — это процесс, происходящий в сетчатке, где свет преобразуется в электрические сигналы, понятные нервной системе. Он в основном происходит в фоторецепторных клетках, которые бывают двух основных типов: палочки и колбочки. Я расскажу о фототрансдукции в палочках, хотя в колбочках этот процесс аналогичен.

В темноте положительно заряженные ионы натрия поступают в палочки через ионные каналы, которые активируются веществом, называемым циклическим гуанозинмонофосфатом, или цГМФ. Этот приток положительно заряженных ионов заставляет клетки оставаться в деполяризованном состоянии, что приводит к непрерывному высвобождению нейромедиатора глутамата. Внутри палочки находится вещество, называемое родопсином, которое состоит из белка, называемого опсином, и молекулы, называемой ретиналем, которая способна поглощать свет. Когда ретиналь поглощает свет, его конфигурация изменяется, что побуждает опсин активировать белок, называемый трансдуцином. Трансдуцин активирует тип фермента, известного как фосфодиэстераза, который начинает расщеплять цГМФ. По мере падения уровня цГМФ ионные каналы, открытые цГМФ, начинают закрываться. Таким образом, в клетку поступает меньше натрия, и она становится гиперполяризованной из-за ионов калия, которые регулярно покидают клетку. Следовательно, высвобождение глутамата уменьшается. Как ни странно, это снижение высвобождения нейромедиатора служит сигналом о наличии светового стимула. Палочка быстро возвращается в нормальное состояние, когда активированный родопсин инактивируется, и с ней впоследствии связывается белок аррестин. Аррестин блокирует способность родопсина активировать трансдуцин, что делает каскад невозможным продолжение. Затем сложный процесс восстанавливает исходную конфигурацию ретиналя, делая его снова готовым к поглощению света.

Ссылки:

Meister M, Tessier-Lavigne M. Low-Level Visual Processing: The Retina. В: Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ, ред. Principles of Neural Science. 5-е изд. Нью-Йорк: McGraw Hill; 2013.

Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick P, Hall WC, Lamantia AS, Mooney RD, Platt ML, White LE, ред. Neuroscience. 6-е изд. Нью-Йорк: Sinauer Associates; 2018.