Lexikon der Neurowissenschaft: Rhodopsin
Rhodopsins [von griech. rhodon = Rose, opsis = Sehen], Sehpurpur, Erythropsin, E rhodopsin, Bezeichnung für die visuellen Pigmente (Augenpigmente, Sehfarbstoffe) in den Sehzellen (Photorezeptoren) der Netzhaut der meisten Wirbeltiere. Das Rhodopsin aus den Stäbchen der Säugetiere stellt den bestuntersuchten Vertreter der Rhodopsine dar. Das lichtempfindliche, aus einem Chromophor (Retinal) und einer Proteinkomponente (Opsin) zusammengesetzte Chromoprotein ist in hoher Konzentration in den Membranstapeln (E discs) der Stäbchen-Außensegmente vorhanden. Rhodopsin dient als Lichtsensor, das den einfallenden Lichtreiz in eine chemische Reaktion (Photoisomerisierung des Retinals) und letztlich in ein elektrisches Signal (Phototransduktion;Photorezeption) umsetzt ( siehe Abb. ). Das Primaten-Stäbchen-Rhodopsin weist ein Absorptionsmaximum um 500 nm (maximale Empfindlichkeit für grünes Licht) auf, die Zapfen-Rhodopsine haben Absorptionsmaxima bei 430, 535 und 565 nm (Farbensehen). Sehschwelle, Transducin.
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Rhodopsin
Zyklischer Sehvorgang in den Stäbchen-Zellen der Netzhaut (schematisch).
Die Photochemie des Chromophors initiiert eine Reihe konformeller Änderungen in der Proteinkomponente, in deren Verlauf es zur Aktivierung der visuellen Transduktionskette kommt. Rhodopsin stellt somit das erste Glied einer hochverstärkten Signalkaskade dar, die schließlich in die Membranpotential-Änderung der Sehzelle mündet. Bei Rhodopsin endet die Lichtreaktion mit einem Freisetzen des in die all-trans-Form isomerisierten Chromophors ("Bleichung"). Die dadurch freigewordene Proteinbindungsstelle steht einer Neusynthese von Rhodopsin aus Opsin und neuem 11-cis-Retinal zur Verfügung. Der freigesetzte Chromophor wird aus dem Bereich der Sehzelle abtransportiert und zum Teil in den zellulären Vitamin-A-Zyklus eingeschleust, zum Teil aber auch im Pigmentepithel des Auges reduziert, in die 11-cis-Form reisomerisiert und wieder oxidiert, und steht somit ebenfalls für eine Neusynthese zur Verfügung. Im Gegensatz zu der Rhodopsinbleichung wird bei einigen Insekten und Kopffüßern die Bindung zwischen Chromophor und Protein nicht gelöst. Es ergibt sich somit bei diesen Tieren ein anderer Regenerationsmechanismus, indem durch den Treffer eines zweiten Photons das Pigment reaktiviert werden kann.
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