В поисках молекулярных механизмов адаптационной памяти палочек: базовая активность фосфодиэстеразы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Палочки сетчатки — фоторецепторы сумеречного зрения — способны адаптироваться к уровню освещения в широком диапазоне. Молекулярные механизмы световой адаптации во многом уже изучены, но не менее интересным представляется вопрос, какие изменения происходят в каскаде фототрансдукции после выключения адаптирующих световых стимулов. Ранее в палочках амфибий нами был показан феномен адаптационной памяти: после фоновой засветки чувствительность фоторецепторов к свету была пониженной в течение нескольких минут, тогда как темнотой ток восстанавливался за 20—30 с. Это указывает на существование дополнительных, пока еще неизвестных механизмов регуляции каскада фототрансдукции, действующих после адаптирующего влияния света. В поисках конкретных механизмов, способных объяснить эффект адаптационной памяти, мы провели эксперименты по регистрации тока одиночных палочек лягушки для оценки базовой активности эффекторного фермента каскада фототрансдукции — фосфодиэстеразы 6-го типа в темновом состоянии и после насыщающей фоновой засветки. Оказалось, что постадаптационное состояние палочек характеризуется повышенной базовой активностью фосфодиэстеразы, и она постепенно снижается до темнового значения в течение десятков секунд после выключения адаптирующего светового фона. Эти результаты также позволяют предположить, что компоненты каскада фототрансдукции в палочках могут претерпевать пока неизученные постадаптационные изменения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. А. Николаева

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: lubkins@yandex.ru
Россия, 194223, С.- Петербург, просп. Тореза, 44

М. Л. Фирсов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: lubkins@yandex.ru
Россия, 194223, С.- Петербург, просп. Тореза, 44

Л. А. Астахова

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lubkins@yandex.ru
Россия, 194223, С.- Петербург, просп. Тореза, 44

Список литературы

  1. Astakhova L. A., Firsov M. L., Govardovskii V. I. Kinetics of turn-offs of frog rod phototransduction cascade. J. Gen. Physiol. 2008. V. 132(5). P. 587—604. https://doi.org/10.1085/jgp.200810034
  2. Astakhova L. A., Samoiliuk E. V., Govardovskii V. I., Firsov M. L. cAMP controls rod photoreceptor sensitivity via multiple targets in the phototransduction cascade. J. Gen. Physiol. 2012. V. 140(4). P. 421—433. https://doi.org/10.1085/jgp.201210811
  3. Baylor D. A., Lamb T. D., Yau K. W. Responses of retinal rods to single photons. J. Physiol. 1979. V. 288. P. 613—634. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1979.sp012716
  4. Calvert P. D., Govardovskii V. I., Arshavsky V. Y., Makino C. L. Two temporal phases of light adaptation in retinal rods. J. Gen. Physiol. 2002. V. 119(2). P. 129—146. https://doi.org/10.1085/jgp.119.2.129
  5. Cornwall M. C., Fain G. L. Bleached pigment activates transduction in isolated rods of the salamander retina. J. Physiol. 1994. V. 480(2). P. 261—279. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1994.sp020358
  6. Cornwall M. C., Matthews H. R., Crouch R. K., Fain G. L. Bleached pigment activates transduction in salamander cones. J. Gen. Physiol. 1995. V. 106(3). P. 543—557. https://doi.org/10.1085/jgp.106.3.543
  7. Govardovskii V. I. Firsov M. L. Unknown mechanisms regulating the GPCR signal cascade in vertebrate photoreceptors. Neurosci. Behav. Physiol. 2012. V. 42. P. 180—192. https://doi.org/10.1007/s11055-011-9551-1
  8. Hodgkin A. L., Nunn B. J. Control of light-sensitive current in salamander rods. J. Physiol. 1988. V. 403. P. 439—471. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1988.sp017258
  9. Hodgkin A. L., McNaughton P.A., Nunn B. J. The ionic selectivity and calcium dependence of the light-sensitive pathway in toad rods. J. Physiol. 1985. V. 358. P. 447—468. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1985.sp015561
  10. Lamb T. D. Photoreceptor physiology and evolution: cellular and molecular basis of rod and cone phototransduction. J. Physiol. 2022. V. 600(21). P. 4585—4601. https://doi.org/10.1113/JP282058
  11. Nikolaeva D. A., Nekrasova M. A., Rotov A. Y., Astakhova L. A. Adaptation memory in photoreceptors: different mechanisms in rods and cones. Front. Mol. Neurosci. 2023. V. 16. P. 1135088. https://doi.org/10.3389/fnmol.2023.1135088
  12. Paglia M. J., Mou H., Cote R. H. Regulation of photoreceptor phosphodiesterase (PDE6) by phosphorylation of its inhibitory gamma subunit re-evaluated. J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 5017—5023. http://dx.doi.org/10.1074/jbc.M106328200
  13. Pugh Jr., Edward N., Lamb T. D. Phototransduction in vertebrate rods and cones: molecular mechanisms of amplification, recovery and light adaptation. In: Handbook of biological physics. 2000. V. 3. 183—255. https://doi.org/10.1016/S1383—8121(00)80008—1
  14. Rotov A. Y., Astakhova L. A., Firsov M. L., Govardovskii V. I. Light adaptation of retinal rods, adaptation memory, and afterimages. Neurosci. Behav. Physiol. 2021. V. 51. P. 116—122. https://doi.org/10.1007/s11055-020-01046-2
  15. Vinberg F., Chen J., Kefalov V. J. Regulation of calcium homeostasis in the outer segments of rod and cone photoreceptors. Prog. Retin. Eye Res. 2018.V. 67. P. 87—101. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2018.06.001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Измерение базовой активности ФДЭ в одиночных палочках сетчатки лягушки в темновом и постадаптационном состоянии: а — cхема типичного экспериментального протокола, включающего в себя световую стимуляцию (показана жирной черной линией) и кратковременную тестирующую аппликацию 0.5 мМ IBMX (показаны стрелками); б — реальная экспериментальная запись тока палочки при применении протокола, показанного на панели а (в целях иллюстрации запись подверглась цифровой Гаусс-фильтрации с окном 7 сигма); в — пример изменения тока палочки при кратковременной аппликации на ее наружный сегмент 0.5 мМ IBMX. Сплошная черная линия — кривая тока палочки в темновом состоянии, пунктирная линия — кривая тока этой же палочки через 45 с после выключения 40-секундной адаптирующей фоновой засветки интенсивностью 415 фотонов/мкм2/с; г — результат нормировки на темновой ток и извлечения корня кубического для кривых тока, показанных на панели в (кривая тока палочки в темновом состоянии, пунктирная линия — кривая тока этой же палочки через 45 с после выключения фоновой засветки). На графике также показаны линейные регрессии, аппроксимирующие линейные участки кривых и значения наклона, характеризующие базовую активность ФДЭ; д — изменения базовой активности ФДЭ относительно темнового значения, по оси y — кратность увеличения; * — значимые различия относительно единицы (р < 0.05, критерий Стьюдента).

Скачать (636KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах