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Proteína fotorreceptora

Las proteínas fotorreceptoras son proteínas sensibles a la luz que intervienen en la detección y respuesta a la luz en una variedad de organismos. Algunos ejemplos son la rodopsina en las células fotorreceptoras de la retina de los vertebrados , el fitocromo en las plantas y la bacteriorrodopsina y los bacteriofitocromos en algunas bacterias . Median respuestas a la luz tan variadas como la percepción visual , el fototropismo y la fototaxis , así como las respuestas a los ciclos de luz-oscuridad como el ritmo circadiano y otros fotoperiodismos, incluido el control de los tiempos de floración en las plantas y las temporadas de apareamiento en los animales.

Estructura

Las proteínas fotorreceptoras consisten típicamente en una proteína unida a un cromóforo no proteico (a veces denominado fotopigmento , aunque el fotopigmento también puede referirse al fotorreceptor como un todo). El cromóforo reacciona a la luz a través de la fotoisomerización o fotorreducción , iniciando así un cambio de la proteína receptora que desencadena una cascada de transducción de señales . Los cromóforos que se encuentran en los fotorreceptores incluyen retinal ( proteínas de retinilideno , por ejemplo, rodopsina en animales), [1] flavina ( flavoproteínas , por ejemplo, criptocromo en plantas y animales) [2] y bilin ( biliproteínas , por ejemplo, fitocromo en plantas). [3] La proteína vegetal UVR8 es excepcional entre los fotorreceptores en el sentido de que no contiene ningún cromóforo externo. En cambio, UVR8 absorbe la luz a través de residuos de triptófano dentro de su secuencia de codificación de proteínas . [4]

Fotorreceptores en animales

Fotorreceptores en plantas

Todos los fotorreceptores enumerados anteriormente permiten a las plantas detectar la luz con longitudes de onda que van desde los 280  nm (UV-B) hasta los 750 nm (luz roja lejana). Las plantas utilizan la luz de diferentes longitudes de onda como señales ambientales para alterar su posición y desencadenar importantes transiciones de desarrollo. [7] La ​​longitud de onda más importante responsable de los mecanismos de las plantas es la luz azul, que puede desencadenar la elongación celular, la orientación de la planta y la floración. [8] Uno de los procesos más importantes regulados por los fotorreceptores se conoce como fotomorfogénesis . Cuando una semilla germina bajo tierra en ausencia de luz, su tallo se alarga rápidamente hacia arriba. Cuando atraviesa la superficie del suelo, los fotorreceptores perciben la luz. Los fotorreceptores activados provocan un cambio en el programa de desarrollo; la planta comienza a producir clorofila y cambia al crecimiento fotosintético. [9]

Fotorreceptores en flagelados fototácticos

(Véase también: Aparato del ocelo )

Fotorreceptores en arqueas y bacterias

Fotorrecepción y transducción de señales

Respuestas a la fotorrecepción

Véase también

Referencias

  1. ^ "Rodopsina | bioquímica". Enciclopedia Británica . Consultado el 21 de enero de 2021 .
  2. ^ Lin, Chentao; Todo, Takeshi (29 de abril de 2005). "Los criptocromos". Genome Biology . 6 (5): 220. doi : 10.1186/gb-2005-6-5-220 . ISSN  1474-760X. PMC 1175950 . PMID  15892880. 
  3. ^ Rockwell, Nathan C.; Su, Yi-Shin; Lagarias, J. Clark (2006). "Estructura del fitocromo y mecanismos de señalización". Revisión anual de biología vegetal . 57 : 837–858. doi :10.1146/annurev.arplant.56.032604.144208. ISSN  1543-5008. PMC 2664748. PMID 16669784  . 
  4. ^ Li, Xiankun; Ren, Haisheng; Kundu, Mainak; Liu, Zheyun; Zhong, Frank W.; Wang, Lijuan; Gao, Jiali; Zhong, Dongping (28 de agosto de 2020). "Un salto en la eficiencia cuántica a través de la recolección de luz en el fotorreceptor UVR8". Nature Communications . 11 (1): 4316. Bibcode :2020NatCo..11.4316L. doi : 10.1038/s41467-020-17838-6 . ISSN  2041-1723. PMC 7455749 . PMID  32859932. 
  5. ^ Smith, Dean P.; Ranganathan, Rama; Hardy, Robert W.; Marx, Julia; Tsuchida, Tammy; Zuker, Charles S. (1991). "Desactivación de fotorreceptores y degeneración retiniana mediada por una proteína quinasa C específica de fotorreceptores". Science . 254 (5037): 1478–1484. Bibcode :1991Sci...254.1478S. doi :10.1126/science.1962207. JSTOR  2879432. PMID  1962207. ProQuest  213560980.
  6. ^ Kojima, Daisuke; Mori, Suguru; Torii, Masaki; Wada, Akimori; Morishita, Rika; Fukada, Yoshitaka (17 de octubre de 2011). "Proteína fotorreceptora OPN5 sensible a los rayos UV en humanos y ratones". MÁS UNO . 6 (10): e26388. Código Bib : 2011PLoSO...626388K. doi : 10.1371/journal.pone.0026388 . PMC 3197025 . PMID  22043319. 
  7. ^ Galvão, Vinicius Costa; Fankhauser, Christian (octubre de 2015). "Detección del entorno luminoso en plantas: fotorreceptores y pasos de señalización temprana". Current Opinion in Neurobiology . 34 : 46–53. doi :10.1016/j.conb.2015.01.013. PMID  25638281. S2CID  12390801.
  8. ^ Christie, John M.; Briggs, Winslow R. (13 de abril de 2001). "Detección de luz azul en plantas superiores*". Revista de química biológica . 276 (15): 11457–11460. doi : 10.1074/jbc.R100004200 . ISSN  0021-9258. PMID  11279226.
  9. ^ Briggs, Winslow R.; Olney, Margaret A. (1 de enero de 2001). "Fotorreceptores en la fotomorfogénesis de las plantas hasta la fecha. Cinco fitocromos, dos criptocromos, una fototropina y un supercromo". Fisiología vegetal . 125 (1): 85–88. doi : 10.1104/pp.125.1.85 . PMC 1539332 . PMID  11154303.