Войти
| OPN1LW | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||
| Псевдонимы | OPN1LW, CBBM, CBP, COD5, RCP, ROP, opsin 1 (пигменты колбочек), чувствительные к длинным волнам, опсин 1, чувствительные к длинным волнам | ||||||||||||||||||||||||
| Внешние идентификаторы | OMIM: 300822 MGI: 1097692 HomoloGene : 68064 GeneCards : OPN1LW | ||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| Ортологи | |||||||||||||||||||||||||
| Виды | Человек | Мышь | |||||||||||||||||||||||
| Entrez | |||||||||||||||||||||||||
| Ensembl | |||||||||||||||||||||||||
| UniProt |
| ||||||||||||||||||||||||
| RefSeq (мРНК) | |||||||||||||||||||||||||
| RefSeq (белок) |
| ||||||||||||||||||||||||
| Местоположение ( UCSC) | Chr X: 154,14. - 154,16 Мб | Chr X: 74,13 - 74,15 Мб | |||||||||||||||||||||||
| PubMed поиск | |||||||||||||||||||||||||
| Викиданные | |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
OPN1LW - ген Х-хромосома, которая кодирует длинноволновую чувствительность (LWS) опсин или красный конус фотопигмент. Он отвечает за восприятие видимого света в желто-зеленом диапазоне видимого спектра (около 500-570 нм). Ген содержит 6 экзонов, вариабельность которых вызывает сдвиги в спектральном диапазоне. OPN1LW подвергается гомологичной рекомбинации с OPN1MW, поскольку оба имеют очень похожие последовательности. Эти рекомбинации могут привести к различным проблемам со зрением, таким как красно-зеленая дальтонизм и синяя монохромность. Кодируемый белок представляет собой рецептор, связанный с G-белком со встроенным 11-цис-ретиналь, световое возбуждение которого вызывает цис-транс конформационное изменение, которое запускает процесс передачи химических сигналов в мозг..
OPN1LW производит чувствительный к красному цвету опсин, в то время как его аналоги, OPN1MW и OPN1SW, производят чувствительный к зеленому и синий опсин соответственно. OPN1LW и OPN1MW находятся на Х-хромосоме в положении Xq28. Они находятся в тандемном массиве , состоящем из одного гена OPN1LW, за которым следует один или несколько генов OPN1MW. Область контроля локуса (LCR; OPSIN-LCR ) регулирует экспрессию обоих генов, при этом только ген OPN1LW и соседние соседние гены OPN1MW экспрессируются и вносят вклад в фенотип цветового зрения. LCR не может дойти дальше первого или второго гена OPN1MW в массиве. Небольшое различие в спектрах поглощения OPN1LW и OPN1MW связано с небольшими аминокислотными различиями между двумя очень похожими генами.
OPN1LW и OPN1MW имеют шесть экзонов. Аминокислотные диморфизмы в экзоне 5 в положениях 277 и 285 оказывают наибольшее влияние на спектральные различия, наблюдаемые между пигментами LWS и MWS. В экзоне 5 для OPN1LW и OPN1MW есть 3 аминокислотных изменения, которые вносят вклад в спектральный сдвиг, наблюдаемый между их соответствующими опсинами: OPN1MW имеет фенилаланин в положениях 277 и 309, и аланин в положениях 285. ; OPN1LW содержат тирозин в положениях 277 и 309 и треонин в положении 285. Идентичность аминокислот в этих положениях в экзоне 5 определяет, что ген относится к классу M или L класс. В экзоне 3 в положении 180 оба гена могут содержать серин или аланин, но присутствие серина вызывает более длинноволновую чувствительность. Экзон 4 имеет два положения настройки спектра: 230 для изолейцина (более длинная пиковая длина волны) или треонина и 233 для аланина (более длинная пиковая длина волны) или серина.
Расположение OPN1LW и OPN1MW, а также высокое сходство двух генов позволяет часто рекомбинации между ними. Неравномерная рекомбинация между женскими Х-хромосомами во время мейоза является основной причиной различного количества генов OPN1LW и OPN1MW среди людей, а также является причиной унаследованных нарушений цветового зрения. События рекомбинации обычно начинаются с несовпадения гена OPN1LW с геном OPN1MW и сопровождаются определенным типом кроссовера, который может привести к множеству различных аномалий генов. Кроссовер в областях между генами OPN1LW и OPN1MW может продуцировать хромосомные продукты с дополнительными генами OPN1LW или OPN1MW на одной хромосоме и уменьшенными генами OPN1LW или OPN1MW на другой хромосоме. Если кроссовер происходит в несовмещенных генах OPN1LW и OPN1MW, то на каждой хромосоме будет создан новый массив, состоящий только из частичных частей двух генов. Это привело бы к нарушению цветового зрения, если бы одна из хромосом была передана потомству мужского пола.
Опсин LWS типа I представляет собой рецептор, связанный с G-белком (GPCR) белок со встроенным 11-цис-ретиналем. Это трансмембранный белок, который имеет семь мембранных доменов, причем N-конец является внеклеточным, а C-конец - цитоплазматическим. Пигмент LWS имеет максимальное поглощение около 564 нм с диапазоном поглощения около 500-570 нм. Этот опсин известен как красный опсин, потому что он наиболее чувствителен к красному свету из трех типов колбочек опсинов, а не потому, что его пиковая чувствительность предназначена для красного света. Пик поглощения 564 нм фактически приходится на желто-зеленый участок спектра видимого света. Когда белок вступает в контакт со светом с длиной волны в его спектральном диапазоне, 11-цис-ретиналь хромофор становится возбужденным. Количество энергии в свете разрывает пи-связь, удерживающую хромофор в его цис-конфигурации, что вызывает фотоизомеризацию и переход в транс-конфигурацию. Этот сдвиг - то, что начинает последовательность химической реакции, ответственной за передачу сигнала конуса LWS в мозг.
Опсин LWS находится в дисках внешнего сегмента клеток конуса LWS, которые опосредуют фотопическое зрение вместе с конусами MWS и SWS. Представление конусов в сетчатке существенно меньше, чем представление колбочек, при этом большинство колбочек локализовано в ямке. Когда свет в спектральном диапазоне LWS опсина достигает сетчатки, 11-цис-ретинальный хромофор в белке опсина становится возбужденным. Это возбуждение вызывает конформационное изменение белка и запускает серию химических реакций. Эта серия реакций переходит от клеток конуса LWS в горизонтальные клетки, биполярные клетки, амакриновые клетки и, наконец, ганглиозные клетки, прежде чем продолжить мозг через зрительный нерв. Ганглиозные клетки компилируют сигнал от колбочек LWS со всеми другими сигналами колбочек, которые возникли в ответ на видимый свет, и передают общий сигнал в зрительный нерв. Сами по себе колбочки не обрабатывают цвет, это мозг решает, какой цвет будет виден по комбинации сигналов, которые он получает от ганглиозных клеток.
До того, как люди эволюционировали, чтобы стать трехцветных видов, наше зрение было двухцветным и состояло только из генов OPN1LW и OPN1SW. Считается, что OPN1LW подвергся дупликации, которая привела к появлению дополнительной копии гена, который затем независимо развился и стал OPN1MW. OPN1LW и OPN1MW разделяют почти все свои последовательности ДНК, тогда как OPN1LW и OPN1SW разделяют менее половины, что указывает на то, что гены длинных и средних волн разошлись друг от друга гораздо позже, чем с OPN1SW. Появление OPN1MW напрямую связано с переходом от дихроматии к трихроматии. Присутствие опсинов LSW и MSW улучшает время распознавания цвета, запоминание цветных объектов и различение в зависимости от расстояния, давая трехцветным организмам эволюционное преимущество перед двуцветными организмами при поиске источников пищи, богатых питательными веществами. Конические пигменты являются продуктом предковых зрительных пигментов, которые состояли только из колбочек и не были палочковидными клетками. Эти наследственные колбочки эволюционировали, чтобы стать известными нам сегодня колбочками (LWS, MWS, SWS), а также палочковыми клетками.
Многие генетические изменения генов OPN1LW и / или OPN1MW могут вызывать красно-зеленую дальтонизм. Большинство этих генетических изменений связано с событиями рекомбинации между очень похожими генами OPN1LW и OPN1MW, что может привести к делеции одного или обоих этих генов. Рекомбинация также может привести к созданию множества различных OPN1LW и OPN1MW химер, которые представляют собой гены, похожие на исходные, но имеющие разные спектральные свойства. Изменения одной пары оснований в OPN1LW может также вызвать дальтонизм к красно-зеленому цвету, но это случается редко. На степень потери зрения у красно-зеленого дальтоника влияет полиморфизм Ser180Ala.
Протанопия вызвана дефектной или полной потерей функции гена OPN1LW, что приводит к нарушению зрения. полностью зависит от OPN1MW и OPN1SW. У больных есть дихроматическое зрение с неспособностью полностью различать зеленый, желтый и красный цвет.
Протаномалия возникает, когда частично функциональный гибридный ген OPN1LW заменяет нормальный ген. Опсины, полученные из этих гибридных генов, имеют аномальные спектральные сдвиги, которые ухудшают цветовое восприятие цветов в спектре OPN1LW. Протаномалия - одна из форм аномальной трихроматии.
Монохроматия синего конуса вызвана потерей функции как OPN1LW, так и OPN1MW. Обычно это вызвано мутациями в LCR, которые не приводят к экспрессии OPN1LW или OPN1MW. С этим нарушением зрения человек может видеть только цвета в спектре опсинов SWS, которые попадают в синий диапазон света.
