2015年2月4日 报告

为什么我们的感光器通过关闭来对光做出反应?

(Medical Xpress)-持久的神经生物学之谜是为什么脊椎动物的视锥细胞和视锥细胞在受到光刺激后会关闭其递质的释放。如果这个问题太宽泛,请考虑一下改进:为什么我们在视网膜中使用两种超极化检测器,而像蝇一样的无脊椎动物却使用单个去极化感光器呢?如果只有我们对无脊椎动物光转导的理解与我们自己的理解一样完整,那我们可能会回答。幸运的是,在最近的一篇评论文章中,方便地提供了将一些缺少的细节联系在一起的理论。 神经生物学最新观点.

果蝇使用标准间隔的横纹肌r-视蛋白无脊椎动物眼,并带有分隔的微绒毛型感光体。在这些背后,典型的磷酸肌醇级联反应在这些感光器中发挥作用,其中磷脂酶C(PLC)水解(PIP2)成为二酰基甘油(DAG)和肌醇三磷酸酯(InsP3)。所需的缺失环节是打开TRP(瞬时受体电位)和TRPL钙通道的化学途径是什么?

作者Roger Hardie和Mikko Juusola认为这里实际上发生的事情是,没有简单的化学途径可以解释所有现有的实验数据。相反,他们自己的实验表明 光机械的 PLC介导收缩的途径存在 细胞和机械敏感性通道的后续活动。在以前的工作中,他们和其他人使用AFM显微镜来测量微绒毛内快速运动的时程和灵敏度,以了解各种操作。他们发现机械响应的潜伏期短于相关的电响应,并且与PIP2水解同步。

由于PIP2是丰富的整体膜磷脂,PLC切割(以及随之而来的笨重且带电的InsP3头基团的迁移)会在膜中产生大量的角藻。除了影响其厚度,面积,体积和侧向压力外,相对于内部和外部小叶的不对称分布也会引起曲率变化。然而,实验还表明,仅PIP2并不是全部。

退一步,还有一个古老的神经生物学问题,其解释可能会引起与超极化转导问题一样多的一般进化论。也就是说,为什么这些相同的无脊椎动物主要在其神经肌肉连接处利用谷氨酸盐,而像您和我这样的平民却更喜欢乙酰胆碱(Ach)?尽管这是另一篇文章的问题,但可以说,最近一个有关此问题的发现是,由Ach裂解产生的低质子对膜及其局部蛋白具有重要的化学和机械作用。

在我们最近的帖子中 孤子和音爆 在膜中,我们还描述了一些实验,这些实验表明Ach的裂解产物(特别是质子)与经典的Ach本身相反,激发了Chara细胞中的尖峰。质子的热力学和力学效应以及pH值变化通常还有更多内容可供阅读。对于当前的问题,我们上面忽略的是,DAG和InsP3并不是PLC唯一开发的产品。实际上,膜中PIP2耗竭的机械作用似乎仅与质子结合发生,质子也直接在PLC作用后释放。

关于...的一般问题 感光效率,我们之前研究了感光器,双极细胞和神经节细胞使用尖峰而不是梯度电势时所做出的一些权衡。虽然通常不认为其是空间扩展的尖峰细胞,但一项进一步研究超极化激活阳离子通道的研究指出: 灵长类动物感光器 尽管如此,它仍然可以响应光刺激的终止而显示出类似尖峰的电流。

尽管这可能是一个外围问题,但上面提到的孤子和压力脉冲也指出,这种信号与尖峰或渐变电位有关,通常被忽略。也就是说,扰动是电刺激性的还是抑制性的都无所谓,只要足够尖锐,它仍会导致适当的血肉和血液机械脉动。同样的一般概念,相对或派生信号的详尽概念,也可能被认为对电路的电路级操作至关重要。 小脑 通常注意到抑制在打断其主要输出中起关键作用。

当我问罗杰·哈迪(Roger Hardie)关于我们感光器中膜电位变化的极性时,他提出,虽然没有公认的解释来说明它们对光的消极态度,但很可能更容易发出信号,表明像苍蝇这样的去极化作用会产生光刺激做。抓住是 更轻松 仅仅意味着在能量上是有利的,如果是这样的话,这又如何包含视网膜的速度,可靠性和对光水平的适应性理想?正如他的论文所描述的那样,苍蝇感光器速度很快。它们对单个光子的响应速度比脊椎动物棒快10至20倍,并且它们仍然可以在充满阳光的情况下发出信号。至少在所描述的模型中,这种快速反应是由高度分隔的微绒毛中钙通道的双向反馈引起的。

关于这个能源问题,罗杰指出西蒙·劳克林等。的 ATP神经会计纸 它解决了能量消耗与感光器中电压和电流的关系。他们发现,在黑暗中,鱼竿每秒消耗约10 ^ 8 ATP,与果蝇感光器大致相似。他们确定视杆在代谢上要比视锥细胞便宜,因为视锥细胞不会在明亮的光线下饱和,并且它们在下游的信号传导途径中也使用更多的ATP。

尽管可能永远无法准确回答各种生活类别所使用的光感受器极性的选择(也许很像神经肌肉连接处的发射器的选择),但毫无疑问,它将继续获得更好的解释。信号传递中使用的能量以及随着光线水平不断变化而保持恒定的各种路径的快速适应无疑是一种有效的方法,但可能并非全部。

较慢尺度的结构修改所需的能量-大约10分钟的适应尺度在我们的视网膜中发生的物理连接性修改,以及许多生物在每个日落时采用的甚至较慢的昼夜节律保护措施-仍需要更好地定义才能真正了解视网膜的操作原理。与抽出钠和恢复膜电位所需的ATP相比,与20个双极细胞重新连接所需的ATP可能同样重要-但要处理起来却有些困难。



更多信息: 果蝇中的光转导 神经生物学最新观点, www.sciencedirect.com/science/…ii / S0959438815000173

抽象
果蝇微绒毛感光器中的光转导由磷脂酶C(PLC)介导,导致两个不同的Ca2 +渗透通道TRP和TRPL激活。在这里,我们回顾了有关尚未激活的激活机制的最新证据,包括以下假说:通道被膜上PIP2耗尽的物理作用与PLC释放的质子结合而被机械激活。我们还审查了分子显式模型,这些模型表明Ca2 +依赖的正反馈和负反馈以及微绒毛设计提供的超区隔如何可以解释蝇类感光体对单个光子的响应能力比脊椎动物棒快10-100倍,但仍能发出信号在充足的阳光下。

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引文: 为什么我们的感光器通过关闭来对光做出反应? (2015年2月4日) 2020年10月14日检索 from //xasqxhb.com/news/2015-02-photoreceptors.html
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