Opsin

Definition

Opsine sind eine Gruppe lichtempfindlicher Proteine, die man in den Photorezeptoren der Netzhaut (Retina) findet. Sie gehören zur Superfamilie der heptahelikalen Transmembranproteine bzw. G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Bei ihrem Pigment, dem Chromophor, handelt es sich um Terpenoide.

Hintergrund

Der Begriff "Opsin" wird in der wissenschaftlichen Literatur unterschiedlich verwendet. Teilweise bezeichnet er nur das Apoprotein, d.h. den reinen Proteinanteil der Sehpigmente ohne das Chromphor. In der angelsächsichen Literatur wird auch das Gesamtmolekül (Holoprotein) aus Apoprotein und Chromophor als Opsin bezeichnet.

Einteilung

...nach Spezies

Typ-I-Opsine (Mikrobielle Opsine)
Typ-II-Opsine (Animalische Opsine)

...nach Rezeptortyp

Rhodopsin: Opsin der Stäbchen
Photopsine: Opsine der Zapfen
Melanopsin: Opsin einiger retinaler Ganglienzellen

...nach Absorptionsmaximum

XL-Opsin: Opsin für Reize im nahen Infrarotbereich
L-Opsin: Opsin für Reize im langwelligen Sehbereich
M-Opsin: Opsin für Reize im mittelwelligen Sehbereich
S-Opsin: Opsin für Reize im kurzwelligen Sehbereich
UV-Opsin: Opsin im nahen Ultraviolettbereich

Biochemie

Opsine bestehen aus 7 transmembranären α-Helix-Domänen, die durch je 3 extrazelluläre und zytoplasmatische Schleifen (Loops) verbunden sind.

Ein Lysin-Rest der 7. α-Helix geht eine kovalente Bindung mit dem Chromophor ein. Dabei handelt es sich um das Vitamin-A-basierte 11-cis-Retinal oder das 11-cis-3,4-Dihydroretinal. Dabei bildet die Aldehydgruppe des 11-cis-Retinals mit der ε-Aminogruppe des oben erwähnten Lysinrests von Opsin eine Schiff'sche Base.

Die Absorption eines Photons überführt das cis-Retinal in eine Trans-Konformation (Photoisomerisierung). Dieser Vorgang induziert eine Konformationsänderung des Opsins (Aktivierung), die dazu führt, dass intrazellulär das G-Protein Transducin gebunden wird.