Iodopsin là sắc tố thị giác được tìm thấy trong tế bào nón của võng mạc, đóng vai trò quan trọng trong thị giác màu sắc (color vision) và khả năng nhìn trong điều kiện ánh sáng mạnh (photopic vision)

→ Rhodopsin - Sắc tố ở TB que

Dưới đây là thông tin chi tiết về Iodopsin:

1. Cấu trúc:

• Tương tự Rhodopsin: Giống như rhodopsin trong tế bào que, iodopsin cũng là một protein xuyên màng thuộc họ protein G-protein coupled receptors (GPCRs).
• Gồm hai thành phần chính:
  • Photopsin (Cone Opsin):
    • Là phần protein, có cấu trúc tương tự opsin trong rhodopsin, cũng gồm 7 chuỗi xoắn alpha xuyên màng.
    • Tuy nhiên, photopsin có trình tự axit amin khác biệt so với opsin trong rhodopsin, dẫn đến sự khác biệt về độ nhạy cảm với các bước sóng ánh sáng khác nhau.
    • Có ba loại photopsin khác nhau ở người, mỗi loại nhạy cảm với một dải bước sóng ánh sáng riêng biệt:
      • Photopsin I (L-opsin): Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng dài (đỏ).
      • Photopsin II (M-opsin): Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng trung bình (xanh lục).
      • Photopsin III (S-opsin): Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng ngắn (xanh lam).
  • Retinal (11-cis-retinal):
    • Là nhóm mang màu (chromophore), giống hệt với retinal trong rhodopsin.
    • Gắn với photopsin thông qua liên kết cộng hóa trị với gốc lysine, tạo thành liên kết Schiff base.

2. Cơ chế hoạt động:

• Tương tự Rhodopsin: Cơ chế hoạt động của iodopsin về cơ bản giống với rhodopsin, dựa trên sự quang đồng phân hóa (photoisomerization) của retinal.
• Các bước chính:
  1. Hấp thụ ánh sáng: Khi ánh sáng chiếu vào tế bào nón, 11-cis-retinal trong iodopsin hấp thụ photon và chuyển thành all-trans-retinal.
  2. Thay đổi cấu hình Photopsin: Sự thay đổi cấu hình của retinal dẫn đến sự thay đổi cấu hình của photopsin, kích hoạt iodopsin.
  3. Hoạt hóa Transducin: Iodopsin đã hoạt hóa sẽ hoạt hóa protein G transducin (tương tự như trong tế bào que).
  4. Hoạt hóa Phosphodiesterase (PDE): Transducin sau đó hoạt hóa enzyme phosphodiesterase (PDE).
  5. Giảm nồng độ cGMP: PDE thủy phân cyclic guanosine monophosphate (cGMP) thành GMP, làm giảm nồng độ cGMP trong bào tương của tế bào nón.
  6. Đóng kênh cation: Sự giảm nồng độ cGMP dẫn đến việc đóng các kênh cation phụ thuộc cGMP trên màng tế bào nón.
  7. Ưu phân cực (Hyperpolarization): Việc đóng kênh cation dẫn đến sự ưu phân cực của màng tế bào nón.
  8. Giảm giải phóng Glutamate: Sự ưu phân cực làm giảm lượng chất dẫn truyền thần kinh glutamate được giải phóng ở vùng synapse của tế bào nón.
  9. Tái tạo Iodopsin: All-trans-retinal tách khỏi photopsin và được chuyển đổi trở lại thành 11-cis-retinal thông qua một chuỗi các phản ứng enzyme, tương tự như trong tế bào que, nhưng diễn ra nhanh hơn.

Tóm lại: Ánh sáng kích hoạt iodopsin, dẫn đến chuỗi phản ứng làm giảm nồng độ cGMP, gây ưu phân cực tế bào nón và giảm giải phóng glutamate, từ đó truyền tín hiệu thị giác đến các tế bào thần kinh khác trong võng mạc.

3. Đặc tính quang phổ và Phân loại:

• Ba loại Iodopsin: Như đã đề cập, có ba loại iodopsin chính ở người, mỗi loại có một loại photopsin khác nhau và nhạy cảm với một dải bước sóng ánh sáng riêng biệt:
  • Iodopsin đỏ (Erythrolabe/L-opsin/Photopsin I):
    • Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng dài.
    • Có độ hấp thụ ánh sáng cực đại (λmax) ở khoảng 560-565 nm (vùng đỏ cam).
  • Iodopsin lục (Chlorolabe/M-opsin/Photopsin II):
    • Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng trung bình.
    • Có độ hấp thụ ánh sáng cực đại (λmax) ở khoảng 530-540 nm (vùng xanh lục).
  • Iodopsin lam (Cyanolabe/S-opsin/Photopsin III):
    • Nhạy cảm với ánh sáng bước sóng ngắn.
    • Có độ hấp thụ ánh sáng cực đại (λmax) ở khoảng 420-440 nm (vùng xanh lam).
• Sự chồng lấp quang phổ: Các đường cong hấp thụ ánh sáng của ba loại iodopsin có sự chồng lấp đáng kể, cho phép chúng ta phân biệt được nhiều màu sắc khác nhau.
• Cơ sở của thị giác ba màu (Trichromatic Vision): Sự kết hợp hoạt động của ba loại tế bào nón chứa ba loại iodopsin khác nhau là cơ sở cho thuyết ba màu (trichromacy theory) của Young-Helmholtz, giải thích khả năng nhìn thấy màu sắc phong phú của con người. Não bộ phân biệt màu sắc dựa trên tỷ lệ tín hiệu từ ba loại tế bào nón.

4. Vai trò:

• Thị giác màu sắc: Iodopsin cho phép chúng ta phân biệt các màu sắc khác nhau trong điều kiện ánh sáng ban ngày.
• Thị giác Photopic (Photopic Vision): Iodopsin là sắc tố thị giác chính hoạt động trong điều kiện ánh sáng mạnh, cho phép chúng ta nhìn rõ chi tiết và màu sắc trong môi trường đủ sáng.
• Độ phân giải cao: Tế bào nón, đặc biệt là ở vùng trung tâm võng mạc (fovea), có độ phân giải cao hơn tế bào que, cho phép chúng ta nhìn rõ các chi tiết nhỏ.

5. Bệnh lý liên quan:

• Mù màu (Color Blindness):
  • Là tình trạng giảm hoặc mất khả năng phân biệt màu sắc.
  • Thường do khiếm khuyết di truyền ảnh hưởng đến một hoặc nhiều loại photopsin.
  • Mù màu đỏ-lục (Red-green color blindness): Loại mù màu phổ biến nhất, do khiếm khuyết photopsin đỏ (protanopia/protanomaly) hoặc photopsin lục (deuteranopia/deuteranomaly).
  • Mù màu lam-vàng (Blue-yellow color blindness): Ít phổ biến hơn, do khiếm khuyết photopsin lam (tritanopia/tritanomaly).
  • Mù màu hoàn toàn (Achromatopsia): Trường hợp hiếm gặp, khiếm khuyết cả ba loại photopsin hoặc các tế bào nón không hoạt động, dẫn đến chỉ nhìn thấy các sắc thái xám.