Японские биохимики выяснили, что способность различать красный и зеленый цвета зависит всего от 3 различий в аминокислотах светочувствительных белков сетчатки. Исследование провели специалисты Нагояского технологического института. Его результаты помогают объяснить, почему нарушения красно-зеленого цветовосприятия встречаются так часто.
У человека есть 3 типа колбочек сетчатки, воспринимающих свет в красном, зеленом и синем диапазонах. Все они используют одну и ту же молекулу — 11-цис-ретиналь, а различия в восприятии цветов связаны с небольшими изменениями в строении белков. Работа опубликована в журнале Science.
Ученые изучили красные и зеленые зрительные пигменты у макак-крабоедов, чье трехцветное зрение близко к человеческому. С помощью криоэлектронной микроскопии исследователи получили изображения этих пигментов и создали их цифровые модели. Затем они проверили, как небольшие изменения белковой структуры влияют на поглощение света.
Выяснилось, что почти вся разница между максимумами поглощения красного и зеленого света, составляющая около 30 нанометров, определяется 3 аминокислотами: A180S, F277Y и A285T. При этом они не меняют форму белков напрямую. По данным авторов, изменения влияют на электростатическую среду вокруг молекул и тем самым меняют воспринимаемые длины световых волн.
Также исследователи обнаружили в структуре колбочковых пигментов особое отверстие, которое может обеспечивать быстрое восстановление клеток после воздействия яркого света. В родопсине, используемом палочками для зрения при слабом освещении, такой структуры нет. Полученные данные могут помочь в изучении генетических причин нарушений цветового зрения и других расстройств зрительной системы.