Фотолиз зрительного пигмента и темновая адаптация фоторецепторов

• Автор: Голобокова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Актуальность проблемы
Цель и задачи исследования
Научная новизна результатов исследования
Основные положения, выносимые па защиту
Теоретическая и практическая значимость работы
Апробация работы и публикации результатов исследования
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Строение фоторецепторов: палочки и колбочки
1.2. Структура и свойства зрительных пигментов
1.3. Фотолиз родопсина палочек
1.3.1. Быстрые стадии фотолиза родопсина
1.3.1.1. Фотородопсин
1.3.1.2. Батородопсин
* - 1.3.1.3. ВБ1-родопсин
1.3.1.4. Люлшродопсин
1.3.1.5. Метародопсин
1.3.2. Медленные стадии фотолиза родопсина
1.3.2.1. Метародопсин II
1.3.2.2. Метародопсин III
1.3.2.3. Транс-ретиналь и опсин
1.4. Фотолиз колбочковых зрительных пигментов
1.5. Методы исследования процессов фотолиза в интактпых клеткахЪ2
1.6. Электрический ответ фоторецептора на свет
1.7. Каскад фототрансдукции
1.7.1. Активация и выключение каскада фототрансдукции
1.7.2. Регуляция каскада фототрансдукции
1.8. Темновая адаптация и цикл зрительного пигмента
1.8.1. Понятие темновой адаптации
1.8.2. Роль медленных стадий фотолиза и других этапов зрительного цикла в темновой адаптации
1.8.3. Реакции зрительного цикла в палочках
1.8.3.1. Образование в фоторег{епторе транс-ретинола
1.8.3.2. Транспорт транс-ретинола в пигментный эпителий
1.8.3.3. Образование в пигментном эпителии 11-цис-ретиналя
1.8.3.4. Транспорт 11-цис-ретиналя в фоторецептор
1.8.3.5. Рекомбинаг/ия 11-цис-ретиналя с опсином
1.8.4. Реакции зрительного цикла в колбочках
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ф 2.1. Экспериментальные животные
2.2. Микроспектрофотометрия

2.2.1. Приготовление препарата
2.2.2. Процедура измерения
2.2.3. Обработка экспериментальных данных
2.3. Электрофизиологические исследования
2.3.1. Приготовление препарата
2.3.2. Метод всасывающей микропипетки
2.3.3. Процедура измерения
2.3.4. Обработка данных и математическое моделирование
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Фотолиз зрительных пигментов палочек
3.1.1. Медленные стадии фотолиза родопсина палочек амфибий: пример подхода к исследованию
3.1.1.1. Спектры поглощения наружных сегментов родопсиновых
палочек
3:1.1.2. Конечные продукты фотолиза родопсина
3.1.1.3. Временной ход изменения концентраций фотопродуктов
3.1.1.4. Кинетическая схема медленных стадий фотолиза родопсина
3.1.2. Медленные стадии фотолиза порфиропсина палочек карася
3.1.2.1. Спектры поглощения наружных сегментов порфиропсиновых палочек
3.1.2.2. Временной ход изменения концентраций фотопродуктов и кинетическая схема медленных стадий фотолиза порфиропсина
3.2. Фотолиз колбочкоподобных и колбочковых зрительных пигментов
3.2.1. Медленные стадии фотолиза зрительного пигмента зеленых палочек лягушки
3.2.1.1. Спектры поглощения наружных сегментов зеленых палочек
3.2.1.2. Спектры поглощения метапигментов Ги IIзеленых палочек
3.2.1.3. Образование в зеленых палочках метапигмента III
3.2.1.4. Конечные продукты фотолиза пигмента зеленых палочек
3.2.1.5. Временной ход изменения кот{ентраций фотопродуктов
3.2.1.6. Кинетическая схема медленных стадий фотолиза зрительного пигмента зеленых палочек
3.2.2. Медленные стадии фотолиза зрительного пигмента красных колбочек карася
3.2.2.1. Спектры поглощения наружных сегментов красных колбочек
3.2.2.2. Временной ход изменения концентраций фотопродуктов
3.2.2.3. Кинетическая схема медленных стадий фотолиза зрительного пигмента красных колбочек
3.3. Продукты фотолиза зрительных пигментов и темновая адаптация фоторецепторов
3.3.1. Восстановление чувствительности палочек после значительного обесцвечивания

3.3.1.1. Свойства фотоответов палочек
щ 3.3.1.2. Математическое моделирование сигнальной активности
каскада фототрансдукции в палочках
3.3.2. Восстановление чувствительности колбочек после значительного обесцвечивания
3.3.2.1. Свойства фотоответов колбочек
3.3.2.2. Математическое моделирование сигнальной активности каскада фототрансдукции в колбочках
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Поляризационная микроспектрофотометрия как метод исследования процессов фотолиза in situ
4.2. Отличие между процессами фотолиза in vitro и in vivo
4.3. Особенности фотолиза палочковых и колбочковых зрительных пигментов in vivo
4.4. Образование транс-ретинола в интактных фоторецепторах: лимитирующая стадия
4.5. Роль долгоживущих продуктов фотолиза в темновой адаптации
« фоторецепторов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1996; Fain et al., 2001]. Для устранения этого сигнала необходима доставка в наружный сегмент 11-гщс-ретиналя и его рекомбинация с опсином. Следовательно, при значительном обесцвечивании скорость регенерации зрительного пигмента может стать фактором, определяющим скорость темновой адаптации.
Детальных работ о темновой адаптации на уровне одиночных колбочек почти нет, но из психофизических экспериментов известно, что в колбочках темновая адаптация происходит как минимум на порядок быстрее, чем в палочках (рис. 10). Предполагается, что это различие в скоростях адаптации связано с разными скоростями фотопревращений палочкового и колбочкового пигментов. Это подтверждается спектрофотометрическими экспериментами на детергентных экстрактах зрительных пигментов. Во-первых, в экстракте распад колбочкового метапигмента II (способного активировать каскад фототрансдукции) происходит как минимум на порядок быстрее распада палочкового метародопсина II [Yoshizawa, 1994; Yoshizawa & Imamoto, 1995; Imai et al., 1995; Kojima et al., 1996; Imai et al., 1997]. Во-вторых, регенерация темновых колбочковых пигментов из 11-г/мс-ретиналя и опсина происходит на два порядка быстрее, чем регенерация родопсина палочек [Wald et al., 1955; Yoshizawa & Kuwata, 1991; Shichida et al., 1994; Yoshizawa, 1994; Yoshizawa & Imamoto, 1995]. Однако данных in vivo о превращениях долгоживущих продуктов фотолиза и регенерации темнового пигмента в колбочках нет, в частности из-за методических трудностей работы с этими фоторецепторами.
1.8.3. Реакции зрительного цикла в палочках
Цикл зрительного пигмента, называемый также просто зрительным циклом, можно разделить на две принципиальные стации. Первая - это фотолиз зрительного пигмента после поглощения кванта, происходящий в мембранных дисках фоторецептора и приводящий к отделению транс-