Rhodopsin Project
- 作者: Ostrovsky M.A.1,2
-
隶属关系:
- Lomonosov Moscow State University
- Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences
- 期: 卷 41, 编号 5-6 (2024)
- 页面: 358-367
- 栏目: ОБЗОРЫ
- URL: https://journals.rcsi.science/0233-4755/article/view/268417
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0233475524050018
- EDN: https://elibrary.ru/ccbyml
- ID: 268417
如何引用文章
详细
The review examines the history of the emergence, development, and achievements of the Rhodopsin project, organized by Yu.A. Ovchinnikov in 1973. The current state of some issues related to the structure and function of retinal-containing proteins – types I and II rhodopsins – is also presented.
全文:

作者简介
M. Ostrovsky
Lomonosov Moscow State University; Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences
编辑信件的主要联系方式.
Email: ostrovsky3535@mail.ru
Department of Molecular Physiology, School of Biology, Lomonosov Moscow State University
俄罗斯联邦, Moscow, 119234; Moscow, 119334参考
- Oesterhelt D., Stoeckenius W. 1971. Rhodopsin-like protein from the purple membrane of Halobacterium halobium. Nat. New. Biol. 233, 149–152. doi: 10.1038/newbio233149a0
- Чекулаева Л.Н. 1977. Особенности развития культуры Halobacterium halobium. Микробиология. 46 (2), 288–294.
- Kayushin L.P., Skulachev V.P. 1974. Bacteriorhodopsin as an electrogenic proton pump: reconstitution of bacteriorhodopsin proteoliposomes generating delta psi and delta pH. FEBS Lett. 39 (1), 39–42. doi: 10.1016/0014-5793(74)80011-6. PMID: 4850730
- Ovchinnikov Y.A., Abdulaev N.G., Feigina M.Y., Kiselev A.V., Lobanov N.A. 1979. The structural basis of the functioning of bacteriorhodopsin: an overview. FEBS Lett. 100 (2), 219–224. doi: 10.1016/0014-5793(79)80338
- Khorana H.G., Gerber G.E., Herlihy W.C., Gray C.P., Anderegg R.J., Nihei K,. Biemann K. 1979. Amino acid sequence of bacteriorhodopsin. Proc. Natl. Acad .Sci. USA. 76 (10), 5046–5050. doi: 10.1073/pnas.76.10.5046
- Овчинников Ю.А., Абдулаев Н.Г., Фейгина М.Ю., Артамонов И.Д., Богачук А.С. 1983. Зрительный родопсин: Полная аминокислотная последовательность и топология в мембране. Биоорган. химия. 10, 1331–1340.
- Hargrave P.A., Mcdowell J.H., Curtis D.R., Wang J.K., Juszczak E., Fong S.L., Rao J.K., Argos P. 1983. The structure of bovine rhodopsin. Biophys. Struct. Mech. 9, 235–244.
- Feldman T.B., Ivankov O.I., Kuklin A.I., Murugova T.N., Yakovleva M.A., Smitienko O.A., Kolchugina I.B., Round A., Gordeliy V.I., Belushkin A.V., Ostrovsky M.A. 2019. Small-angle neutron and X-ray scattering analysis of the supramolecular organization of rhodopsin in photoreceptor membrane. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 1861 (10), 183000. doi: 10.1016/j.bbamem.2019.05.022
- Ovchinnikov Yu.A., Abdulaev N.G., Zolotarev A.S., Artamonov I.D., Bespalov I.A., Dergachev A.E., Tsuda M. 1988. Octopus rhodopsin. Amino acid sequence deduced from cDNA. FEBS Lett. 232 (1), 69–72. doi: 10.1016/0014-5793(88)80388-0
- Ovchinnikov Yu.A., Lipkin V.M., Shuvaeva T.M., Bogachuk A.P., Shemyakin V.V. 1985. Complete amino acid sequence of gamma-subunit of the GTP-binding protein from cattle retina. FEBS Lett. 179 (1), 107–110. doi: 10.1016/0014-5793(85)80201-5
- Lipkin V.M., Udovichenko I.P., Bondarenko V.A., Yurovskaya A.A., Telnykh E.V., Skiba N.P. 1990. Site-directed mutagenesis of the inhibitory subunit of retinal rod cyclic GMP phosphodiesterase. Biomed. Sci. 1 (3), 305–308.
- Kovalev K., Volkov D., Astashkin R., Alekseev A., Gushchin I., Haro-Moreno J.M., Chizhov I., Siletsky S., Mamedov M., Rogachev A., Balandin T., Borshchevskiy V., Popov A., Bourenkov G., Bamberg E., Rodriguez-Valera F., Büldt G., Gordeliy V. 2020. High-resolution structural insights into the heliorhodopsin family. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 117, 4131–4141. doi: 10.1073/pnas.1915888117
- Rozenberg A., Inoue K., Kandori H., Béjà O. 2021. Microbial rhodopsins: The last two decades. Annu. Rev. Microbiol. 75, 427–447. doi.org/10.1146/annurev-micro-031721-020452
- Gordeliy V., Kovalev K., Bamberg E., Rodriguez V., Zinovev E., Zabelskii D., Alekseev A., Rosselli R., Gushchin I., Okhrimenko I. 2022. Microbial rhodopsins, Methods Mol. Biol. 2501, 1–52. doi: 10.1007/978-1-0716-2329-9_1
- Островский М.А., Смитиенко О.А., Боченкова А.В., Фельдман Т.Б. 2023. Сходство и различия родопсинов фотохимии родопсинов I и II типов. Биохимия. 88 (10), 1847–1866.
- Hofmann K.P., Lamb T.D. 2023. Rhodopsin, light-sensor of vision. Prog. Retin. Eye Res. 93, 101116. doi: 10.1016/j.preteyeres.2022.101116
- Островский М.А. 2020. Молекулярная физиология зрительного пигмента родопсина: актуальные направления. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 106 (4), 401–420. doi: 10.31857/S0869813920040056
- Островский М.А. 2017. Родопсин: эволюция и сравнительная физиология. Палеонтол. журн. 5, 103–113.
- Feuda R., Menon A.K., Göpfert M.C. 2022. Rethinking opsins. Mol Biol Evol. 39 (3), msac033. doi: 10.1093/molbev/msac033
- Bulzu P.-A., Kavagutti V.S., Andrei A.-S., Ghai R. 2022. The evolutionary kaleidoscope of rhodopsins. mSystems. 7, e00405-22. doi 10.1128/ msystems.00405-22
- Kojima K., Sudo Y. 2023. Convergent evolution of animal and microbial rhodopsins, RSC Adv. 13, 5367–5381. doi: 10.1039/d2ra07073a
- Кирпичников М.П., Островский М.А. 2023. Оптогенетика: фундаментальные и прикладные аспекты. Вестник РАН. 93 (9), 798–805. doi: 10.31857/S0869587323090086
- Drachev L.A., Jasaitis A.A., Kaulen A.D., Kondrashin A.A., Liberman E.A., Nemecek I.B., Ostroumov S.A., Semenov A.Yu., Skulachev V.P. 1974. Direct measurement of electric current generation by cytochrome oxidase, H+-ATPase and bacteriorhodopsin. Nature. 249, (455), 321–324. doi: 10.1038/249321a0
- Drachev L.A, Jasaitis A.A, Mikelsaar H., Nemecek I.B., Semenov A.Y., Semenova E.G., Severina I.I., Skulachev V.P. 1976. Reconstitution of biological molecular generators of electric current. H+-ATPase. J. Biol. Chem. 251 (22), 7077–7082.
- Drachev L.A, Kaulen A.D, Skulachev V.P. 1978. Time resolution of the intermediate steps in the bacteriorhodopsin-linked electrogenesis. FEBS Lett. 87 (1), 161–167. doi: 10.1016/0014-5793(78)80157-4
- Skulachev V.P. 1976. Conversion of light energy into electric energy by bacteriorhodopsin. FEBS Lett. 64 (1), 23–25. doi: 10.1016/0014-5793(76)80239-6
- Bibikov S.I., Grishanin R.N., Kaulen A.D., Marwan W., Oesterhelt D., Skulachev V.P. 1993. Bacteriorhodopsin is involved in halobacterial photoreception. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 90 (20), 9446–9450. doi: 10.1073/pnas.90.20.9446
- Большаков В.И., Драчев Л.А., Каламкаров Г.Р., Каулен А.Д., Островский М.А., Скулачев В.П. 1979. Общность свойств бактериального и зрительного родопсинов: превращение энергии света в разность электрических потенциалов. ДАН СССР. 249, 1462–1466.
- Drachev L.A., Kalamkarov G.R., Kaulen A.D., Ostrovsky M.A., Skulachev V.P. 1981. Fast stages of photoelectric processes in biological membranes. II. Visual rhodopsin. Eur. J. Biochem. 117, 471–481. doi: 10.1111/j.1432-1033.1981.tb06362.x
- Drachev L.A., Kaulen A.D, Khitrina L.V., Skulachev V.P. 1981. Fast stages of photoelectric processes in biological membranes. I. Bacteriorhodopsin. Eur. J. Biochem. 117, 461–470. doi 10.1111/ j.1432-1033.1981.tb06361.x
- Шевченко Т.Ф., Каламкаров Г.Р., Островский М.А. 1987. Отсутствие переноса Н+ через фоторецепторную мембрану в ходе фотолиза родопсина. Сенсорные системы. 1, 117–126.
- Погожева И.Д., Кузнецов В.А., Лившиц В.А., Федорович И.Б., Островский М.А. 1985. Фотоиндуцированные изменения в гидрофильной области молекулы родопсина. Исследование методом ЭПР-спектроскопии с переносом насыщения, Биол. мембраны. 2 (9), 880–896.
- Hofmann K.P., Lamb T.D. 2023. Rhodopsin, light-sensor of vision. Prog. Retin. Eye Res. 93, 101116. doi: 10.1016/j.preteyeres.2022.101116
- Brindley G.S., Gardner-Medwin A.R. 1966. The origin of the early receptor potential of the retina. J. Physiol. 182, 185–194. doi: 10.1113/jphysiol.1966. sp007817
- Всеволодов Н.Н., Чекулаева Л.Н. 1978. Спектральные превращения фотопродуктов в клетках Halobacterium halobium. Биофизика. 23 (1), 99–104.
- Всеволодов Н.Н., Иваницкий Г.Р. 1985. Биологические светочувствительные комплексы как фотоносители технической информации. Биофизика. 30 (5), 962–967.
- Vsevolodov N. 2011. Biomolecular Electronics: An Introduction via Photosensitive Proteins. Boston: Birkhäuser, 296 p.
- Druzhko A.B. 2023 .Some aspects of using the fundamental properties of bacteriorhodopsin for recording, processing, and storage of optical information. J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. 56, 100620. https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2023.100620
- Fesenko E.E., Kolesnikov S.S., Lyubarsky A.L. 1985. Induction by cyclic GMP of cationic conductance in plasma membrane of retinal rod outer segment. Nature. 313 (6000), 310–313. doi: 10.1038/313310a0
- Кронгауз В.А., Шифрина Р.Р., Федорович И.Б., Островский М.А. 1975. Фотохромия зрительных пигментов. 1. Образование изохромных продуктов при обратимых превращениях родопсина лягушки. Биофизика. 20 (2), 219–224.
- Кронгауз В.А., Шифрина Р.Р., Федорович И.Б., Островский М.А. 1975. Фотохромия зрительных пигментов. 2. Кинетика фотопревращений родопсина лягушки. Биофизика. 20 (3), 419–424.
- Кронгауз В.А., Шифрина Р.Р., Федорович И.Б., Островский М.А. 1975. Фотохромия зрительных пигментов. 3. Сравнительное исследование фотопревращений родопсина быка и лягушки, Биофизика. 20 (3), 426–430.
- Ostrovsky M.A., Weetall H.H. 1998. Octopus rhodopsin photoreversibility of a crude extract from whole retina over several weeks duration. Biosens Bioelectron. 13 (1), 61–65.
- Smitienko O., Nadtochenko V., Feldman T., Balatskaya M., Shelaev I., Gostev F., Sarkisov O., Ostrovsky M. 2014. Femtosecond laser spectroscopy of the rhodopsin photochromic reaction: A concept for ultrafast optical molecular switch creation (ultrafast reversible photoreaction of rhodopsin). Molecules. 19, 18351–18366. doi: 10.3390/molecules191118351
- Feldman T.B., Smitienko O.A., Shelaev I.V., Gostev F.E., Nekrasova O.V., Dolgikh D.A., Nadtochenko V.A., Kirpichnikov M.P., Ostrovsky M.A. 2016. Femtosecond spectroscopic study of photochromic reactions of bacteriorhodopsin and visual rhodopsin. J. Photochem. Photobiol. B. 164, 296–305. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2016.09.041
- Островский М.А., Надточенко В.А. 2021. Фемтохимия родопсинов. Химическая физика. 40, 76–84. doi: 10.31857/S0207401X21040117
- Гендель Л.Я., Шапиро А.Б., Федорович И.Б., Круглякова К.Е., Островский М.А. 1972. Исследование методом спиновых зондов фотоиндуцированных конформационных переходов в фоторецепторной мембране. ДАН СССР. 206 (6), 1469–1472.
- Погожева И.Д., Кузнецов В.А., Лившиц В.А., Островский М.А. 1985. Конформационная подвижность и взаимодействие доменов родопсина. Биол. мембраны. 2 (9), 897–905.
- Van Eps N., Caro L.N., Morizumi T. 2015. Characterizing rhodopsin signaling by EPR spectroscopy: From structure to dynamics. Photochem. Photobiol. Sci. 14 (9), 1586–1597. https://doi.org/10.1039/c5pp00191a
- Погожева И.Д., Федорович И.Б., Островский М.А., Эмануэль Н.М. 1981. Фотоповреждение молекулы родопсина. Окисление SH-групп. Биофизика. 26 (3), 398–403.
- Meyers S.M., Ostrovsky M.A., Bonner R.F. 2004. A model of spectral filtering to reduce photochemical damage in age-related macular degeneration. Trans. Am. Ophthalmol. Soc. 102, 83–93.
- Зак П., Егорова Т., Розенблюм Ю., Островский М. 2005. Спектральная коррекция зрения: научные основы и практические приложения. М.: Научный мир. 192 с.
- Boulton M., Dontsov A., Jarvis-Evans J., Ostrovsky M. 1993. Lipofuscin is a photoinducible free radical generator. J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 19, 201–204.
- Dontsov A.E., Yakovleva M.A., Vasin A.A., Gulin A.A., Aybush A.V., Nadtochenko V.A., Ostrovsky M.A. 2023. Understanding the mechanism of light-induced age-related decrease in melanin concentration in retinal pigment epithelium cells. Int. J. Mol. Sci. 24 (17), 13099. doi: 10.3390/ijms241713099
- Dontsov A., Ostrovsky M. 2024. Retinal pigment epithelium pigment granules: Norms, age relations and pathology. Int. J. Mol. Sci. 25 (7), 3609. doi.org/10.3390/ ijms25073609
- Membrane transport processes. 1978. Eds Ovchinnikov Yu.A., Tosteson D., Latorre R. New York: Raven Press. 243 p.
补充文件
