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Proteína fotorreceptora

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

Fotorreceptores en animales.

Fotorreceptores en plantas.

Todos los fotorreceptores enumerados anteriormente permiten a las plantas detectar luz con longitudes de onda que van desde 280  nm (UV-B) hasta 750 nm (luz roja lejana). Las plantas utilizan 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 el alargamiento de las células, la orientación de las plantas 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.

(Ver también: Aparato Eyespot )

Fotorreceptores en arqueas y bacterias.

Fotorrecepción y transducción de señales.

Respuestas a la fotorrecepción.

Ver 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". Biología del genoma . 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 mediante la captación de luz en el fotorreceptor UVR8". Comunicaciones de la naturaleza . 11 (1): 4316. Código bibliográfico : 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 de retina mediada por una proteína quinasa C específica de fotorreceptores". Ciencia . 254 (5037): 1478–1484. Código Bib : 1991 Ciencia... 254.1478S. doi :10.1126/ciencia.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 ambiente luminoso en las plantas: fotorreceptores y pasos tempranos de señalización". Opinión actual en neurobiología . 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 de las plantas . 125 (1): 85–88. doi : 10.1104/pp.125.1.85 . PMC 1539332 . PMID  11154303.