Studiul primatelor dezvăluie baza moleculară a viziunii colorate roșu-verde
Viziunea colorată a oamenilor depinde de trei tipuri de celule conice din retină.
Deși toate cele trei tipuri conțin aceeași moleculă fotosensibilă, 11-cis-retinal, diferențele în proteinele înconjurătoare determină sensibilitatea la lumina roșie, verde sau albastră. Înțelegerea modului în care aceste diferențe subtile ale proteinelor produc o discriminare coloristică atât de precisă a fost dificilă, deoarece pigmenții conici sunt extrem de instabili și greu de studiat din punct de vedere structural.
O echipă de cercetători, condusă de asociatul profesor Kota Katayama de la Institutul de Tehnologie din Nagoya, Japonia, a analizat pigmenții conici roșii și verzi de la macaque-ul care mănâncă crabi (Macaca fascicularis), al cărui sistem de viziune colorată seamănă îndeaproape cu cel al oamenilor. Aceștia au descoperit că doar trei substituții de aminoacizi explică aproape întreaga diferență de 30 nm în absorbția luminii între cei doi pigmenți.
Echipa de cercetare a inclus și alți specialiști de la Universitatea din Siena, Universitatea Bowling Green, Universitatea din Tokyo și Institutul de Tehnologie din Nagoya. Studiul a fost publicat în revista Science, în Volumul 392, Numărul 6805, pe 25 iunie 2026.
„Acest studiu raportează primele structuri tridimensionale ale pigmenților vizuali conici sensibili la roșu și verde la primate în starea lor de întuneric. Pe termen lung, această cunoaștere ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă modul în care variațiile genetice alterează percepția culorilor și contribuie la deficiențele viziunii colorate și alte tulburări vizuale”, afirmă Dr. Katayama.
Pigmenții conici roșii și verzi de la macaque și de la oameni împărtășesc aproximativ 98% din secvența lor de aminoacizi și păstrează reziduuri cheie cunoscute pentru influențarea sensibilității la culoare, făcându-i modele utile pentru studiul viziunii colorate umane.
Pentru a determina de ce pigmenții conici roșii și verzi absorb lungimi de undă diferite ale luminii, cercetătorii au comparat structurile lor și au construit modele computerizate detaliate ale regiunii proteinei care conține cromoforul retinal fotosensibil. Aceștia s-au concentrat pe trei poziții de aminoacizi care diferă între pigmenți, creând proteine mutante în care aceste reziduuri au fost înlocuite cu cele găsite în pigmentul roșu, analizând modul în care aceste substituții au afectat absorbția luminii.
Experimentele au relevat că schimbarea spectrală roșu-verde este guvernată în principal de cele trei substituții de aminoacizi: A180S, F277Y și A285T. Aceste substituții nu schimbă semnificativ forma cromoforului retinal. În schimb, ele modifică mediul electrostatic din jurul acestuia, determinând fiecare pigment să absoarbă lungimi de undă ușor diferite ale luminii. Cel mai mare efect provine din plasarea unei reziduuri de treonină cu un grup hidroxil aproape de cromoforul retinal.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, o deschidere față de membrană, până acum necunoscută, în pigmenții conici, care este absentă în rodopsină, pigmentul celulelor cu bastonașe responsabil pentru viziunea în condiții de lumină scăzută. Această deschidere ar putea explica de ce pigmenții conici se regenerează mult mai repede, permițând o viziune colorată continuă în lumină puternică.
„Schimbările mici din secvență reglează culoarea prin reconfigurarea mediului electrostatic din jurul cromoforului retinal, în timp ce căile distincte de acces la membrană permit un schimb eficient al retinalului și o regenerare rapidă a pigmentului vizual”, a spus Dr. Katayama.
Aceaste descoperiri ilustrează modul în care schimbările subtile în mediul cromoforului și structura pigmenților conici permit atât discriminarea precisă a culorilor, cât și regenerarea rapidă. Conform cercetătorilor, aceste perspective structurale ar putea, de asemenea, să informeze eforturile viitoare de descoperire a medicamentelor care vizează fotoreceptorii vizuali și alți receptori cu proteine cu legare de G.
