なぜ11-cis-レチナルなのか? なぜ7・シス・9・シス・または13・シス・レチナルの眼には入れないのか?
Sivakumar Sekharan1, Keiji Morokuma
1Cherry L. Emerson Center for Scientific Computation and Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia 30322, USA.
Journal of the American Chemical Society
|October 27, 2011
まとめ
網膜とオプシン間の静電相互作用は,視界で11-cis-網膜が選択される理由を説明します. この研究は,自然に発生する9-cis-rhodopsinの証拠も提供しています.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- コンピューティング・ケミストリー
- ビジョン ビジョン 科学 科学
背景:
- 視覚色素における主要な染色体としての11-cis-レチナルの自然選択の正確なメカニズムは,視力の化学における未解決のパズルです.
- 様々な網膜同位体の役割を理解することは,視覚の色素の機能を解読する上で極めて重要です.
研究 の 目的:
- 脊椎動物および無脊椎動物の視覚色素内の異なるシス-網膜同位体 (7-cis, 9-cis, 11-cis, 13-cis) の構造,安定性,エネルギー,およびスペクトロスコピーを計算的に調査する.
- 11-cis-retinal.の自然選択を左右する支配的な要因を解明する.
主な方法:
- ハイブリッド量子力学/分子力学 (QM/MM) コンピューティング方法を採用しました.
- 牛,猿,イカの視覚色素にわたる4つの異なるシス-網膜同位体解析.
主要な成果:
- 網膜とオプシン間の静電相互作用は,他の同位体よりも11-cis-網膜の暗状態選択の主なドライバーです.
- 9-cis-retinalは,エネルギー的に11-cis-retinalに非常に近いので,9-cis-rhodopsin.として自然に発生することを示唆しています.
- 7-cis-retinalは,バトルホドプシンに似た構造的再配置を示しており,これは"逆さま"の全トランス構成を示唆しています.
- 計算された吸収波長 (λmax) は,網膜同位体における結合長さの交代が減少するにつれて,漸進的な赤色シフトを示します (7-cisの431 nmから13-cisの508 nmまで).
結論:
- オプシンによって提供される静電環境は,11-cis-retinalの選択の鍵であり,視覚におけるその役割を説明します.
- 11-cisと9-cis同位体間のエネルギー相似性は, 9-cis-ロドプシンが自然界に存在することを支持しています.
- 計算分析は,視覚色素における様々な網膜異体体のスペクトル特性と構造動態に関する洞察を提供します.
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