Два гена фоторецептора шишковидной железы помогают рыбам распознавать цвет

Мы видим цвет, потому что фоторецепторы колбочек в наших глазах улавливают световые волны, соответствующие красному, зеленому и синему цветам, а тусклость или яркость определяют фоторецепторы палочек.

Однако известно, что многие позвоночные, не относящиеся к млекопитающим, например рыбы, определяют цвет и яркость с помощью шишковидной железы, которая является частью мозга. Исследовательская группа из Университета Осаки (Osaka Metropolitan University) выяснила, как шишковидная железа рыб справляется с этой задачей.

Результаты исследования опубликованы в журнале iScience.

Ранее исследовательская группа под руководством профессора Акихиса Теракита и профессора Мицумаса Коянаги из Высшей школы науки выяснила, что шишковидная железа костистых рыб распознает цвета с помощью механизма, отличного от механизма глаз. Тип фоторецепторных клеток шишковидного органа, содержащих белок под названием парапинопсин 1 (PP1), распознает цвет.

Эти клетки PP1 становятся активными и неактивными пропорционально разнице в длине волны света, например, более длинные волны для красного цвета, а более короткие — для синего. Было установлено, что эта инактивация PP1 необходима для распознавания цвета, но теперь механизм был обнаружен.

Используя зебрафиш, команда исследовала белки аррестины в шишковидной железе, участвующие в инактивации фоторецепторных белков, таких как PP1. Из семи типов аррестинов у зебрафиш исследователи обнаружили, что Sagb и Arr3a играют важную роль в работе с PP1.

Arr3a быстро инактивирует PP1 при слабом свете, а Sagb берет на себя инактивацию при увеличении интенсивности света. Команда обнаружила, что двойная работа этого единственного фоторецептора зависит от переключения этих двух аррестинов в зависимости от интенсивности света.

В одной клетке существует несколько типов аррестинов. Наше открытие позволяет предположить, что функции аррестинов могут использоваться по-разному в зависимости от силы стимула, что является важным открытием для этих генов, — заявил профессор Коянаги.

Профессор Теракита добавил:

Выяснение механизма цветовой дискриминации одним типом фоторецепторного белка, как ожидается, внесет вклад в реализацию оптогенетики, которая использует парапинопсин для управления клетками по цвету света.

Ранее ученые разработали искусственный глаз пчелы, чтобы лучше понять зрение насекомых.

На фото: зебрафиш или полосатый данио. Источник: Osaka Metropolitan University.

16.01.2025