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Molecular basis on the functional difference between rods and cones

Molecular basis on the functional difference between rods and cones
视杆细胞和视锥细胞功能差异的分子基础
批准号:
15370068
负责人:
KAWAMURA Satoru
金额:
$8.32万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份:
2003
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2003 至 2004

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
锥形感光器比杆状感光器表现出更短的光反应。我们之前的研究表明,视色素磷酸化是光激活视觉色素的一种猝灭机制,在视锥细胞中比在视杆细胞中要快得多(Tchibanaki等,Proc.Nati.Acad Science USA,98,14044-14049,2001)。在这个项目中,我们用新建造的计算机辅助快速猝灭装置测量了这种快速磷酸化的早期时间进程,并直接将其与锥体中的光响应时间进程进行了比较。在光响应恢复时,发现几乎两种磷酸盐被结合到漂白的锥形颜料分子中。这一结果首次表明,视觉色素的磷酸化与光响应的恢复是一致的。视锥细胞的快速磷酸化归因于视锥细胞中的视色素激酶(GRK7)具有很高的活性。由于这种高活性,锥体色素在非常高的漂白剂水平下很容易被磷酸化,这可能解释了为什么即使在非常明亮的光线下,锥体的光反应也会迅速恢复,并且在强烈的背景光下不会饱和。另一方面,杆状视觉色素的磷酸化在低漂白剂水平下已经饱和,这合理地解释了为什么杆状视觉色素很容易被更弱的光饱和。GRK7的高活性是由一种高效酶的高含量所带来的。GRK7的表达水平是杆状蛋白激酶(GRK1)的10倍,单分子GRK7的比活性约为GRK1的10倍。GRK7是目前已知的比活性最高的GRKs。我们的结果似乎从多个方面解释了视锥感光细胞的反应特征,包括白天视觉中视锥反应的非饱和性。
英文摘要
Cone photoreceptors show briefer photoresponses than rod photoreceptors. Our previous study showed that visual pigment phosphorylation, a quenching mechanism of light-activated visual pigment, is much more rapid in cones than in rods (Tachibanaki et al., Proc.Nati.Acad Sci.USA, 98,14044-14049,2001). In this project, we measured early time course of this rapid phosphorylation with a newly constructed, computer-assisted rapid quench apparatus and directly compared it with the photoresponse time course in cones. At the time of photoresponse recovery, almost two phosphates were found to be incorporated into a bleached cone pigment molecule. This result indicated for the first time that the visual pigment phosphorylation coincides with the photoresponse recovery. The rapid phosphorylation in cones is attributed to a very high activity of visual pigment kinase in cones (GRK7). Because of this high activity, cone pigment is readily phosphorylated at very high bleach levels, which probably explains why cone photoresponses recover quickly even after a very bright light and do not saturate under intense background light. On the other hand, phosphorylation of rod visual pigment was already saturated at low bleach levels, which reasonably explains why rods are easily saturated with much weaker light. The high GRK7 activity is brought about by high content of a highly potent enzyme. The expression level of GRK7 was 10 times higher than that of rod kinase (GRK1), and the specific activity of a single GRK7 molecule was about 10 times higher than that of GRK1. The specific activity of GRK7 is the highest among the GRKs so far known. Our result seems to explain the response characteristics of cone photoreceptors in many aspects including the non-saturation of the cone responses during daylight vision.
期刊论文(34)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
眼の事典 光受容の分子生物学(分担執筆)(三島済一 編)
眼睛百科全书:光感受的分子生物学(合著者)(三岛精一编辑)
DOI: --
发表时间: 2003
期刊:
影响因子: --
作者: [Hayashi, F., Itoh, N., Uzumaki, T., Iwase, R., Tsuchiya, Y, Yamakawa, H., Morishita, M., Onai, K., Itoh, S., Ishiura, M., 河村 悟]
通讯作者: 河村 悟
Highly effective phosphorylation by GRK7 of light-activated visual pigment in cones.
GRK7 对视锥细胞中光激活视色素的高效磷酸化。
DOI: --
发表时间:
期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA (印刷中)
影响因子: --
作者: [Tachibanaki, S.]
通讯作者: S.
Shimizu H.: "An essential role Rab5 in uniformity of synaptic vesicle size"J.Cell Sci.. 116. 3583-3590 (2003)
Shimizu H.:“Rab5 在突触小泡大小均匀性中的重要作用”J.Cell Sci.. 116. 3583-3590 (2003)
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
河村 悟(分担執筆): "眼の事典 光受容の分子生物学"朝倉書店. 636 (2003)
河村悟(撰稿人):“眼睛百科全书:光感受的分子生物学”朝仓书店636(2003)。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
共 11 条
    Molecular bases of the differences in the physiology and cell biology between rods and cones
    • 批准号:
      23227002
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
    • 资助金额:
      $56.24万
    • 财政年份:
      2011
    • 负责人:
      KAWAMURA Satoru
    • 依托单位:
    Molecular bases characterizing rods and cones
    • 批准号:
      20370060
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    • 资助金额:
      $13.06万
    • 财政年份:
      2008
    • 负责人:
      KAWAMURA Satoru
    • 依托单位:
    Molecular Mechanisms of determination of the photoresponse characteristics of cones
    • 批准号:
      18370030
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    • 资助金额:
      $11.07万
    • 财政年份:
      2006
    • 负责人:
      KAWAMURA Satoru
    • 依托单位:
    Structure and Function of Novel Neuron-specific Calcium-binding Proteins
    国内基金
    海外基金
    拓扑空间的概率幂domain及相关问题研究
    • 批准号:
      12001385
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      24.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      吕振超
    • 依托单位:
    基于CPU+多GPU构架的图像引导放疗低剂量Cone Beam CT高质量重建系统的研究
    • 批准号:
      81803056
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      21.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      宋莹
    • 依托单位:
    QCD光子光锥分布振幅与强子物理中的instanton效应
    • 批准号:
      10775105
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      刘觉平
    • 依托单位:
    返回抑制的眼动和注意成分及其神经机制
    • 批准号:
      30770717
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      26.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      张明
    • 依托单位: