Mis on Opsin?

Opsiin on võrkkestas leiduv valk, mis on valgustundlik. Paljud opsiinid on seotud valguse signaalide edastamisega visuaalseteks kujutisteks. Muud tüüpi neid valke avastati 1990. aastatel. Nendel on 2010. aasta seisuga füsioloogias mittevisuaalne ja sageli tundmatu roll. Teadaoleva funktsiooniga mittevisuaalne opsiin on melanopsiin, mis osaleb ööpäevarütmide seadmises.

Võrkkesta on silma sisemine kiht, mis sisaldab fotoretseptori rakke. Need rakud on spetsiaalset tüüpi närvirakud, mis muudavad valguse bioloogiliste reaktsioonide ahelaks. Enimtuntud on vardad, mis toimivad hämaras ja tagavad mustvalge nägemise, ja koonused, mis vastutavad värvinägemise eest.

Erinevat tüüpi fotoretseptori rakkudel on erinevat tüüpi opsiinid. Varrasrakkudes on ühend nimega rodopsiin, mis koosneb valgust opsiinist ja A-vitamiini sarnasest ühendist, mida tuntakse võrkkesta nime all. Kuna see sisaldab võrkkesta, tuntud ka kui retinaldehüüd, tuntakse seda retinülideenvalguna. Võrkkesta reageerib rohelise-sinisele valgusele konformatsiooni muutmisega ja see aktiveerib raku pinnal retseptori. See aktiveerimine käivitab seejärel rakus muutuste kaskaadi ja tulemuseks on öine nägemine.

Koonusrakkudel, ka retinülideenvalkudel, on opsiinid, millel on rodopsiinist kerge struktuurne erinevus ja see nihutab valguse lainepikkusi, mille juures nad neelavad. Nendel rakkudel on üks kolmest opsiini tüübist, mida nimetatakse fotopsiiniks ja mis võtavad valgust erinevatel lainepikkustel. Nad neelavad kollakasrohelist, rohelist ja sinakasvioletset ning seejärel ühendab aju signaalid värvilise vaate saamiseks. Koonusrakud on valguse suhtes vähem tundlikud kui varrasrakud.

Visuaalse teabe edastamine ajju on vaid ühte tüüpi opsiinide edastatav signaal. Teist tüüpi edastab melanopsiin, mis on rohkem sarnane selgrootute opsiinidega. See reageerib valgusele ja edastab mittevisuaalse signaali, mis muudab unevajaduse 24-tunniseks valguse ja pimeduse tsükliks, mida tuntakse ööpäevarütmina. Funktsioneeriva võrkkestaga pimedad saavad sellest tsüklist siiski kinni pidada.

Opsiinid on laialt levinud kogu loomariigis ja neid leidub isegi kahepaiksete nahas. Seni on tuvastatud üle 1,000 opsiini tüübi. Neid leidub ka bakterites ja neid valke kasutatakse valgusest energia kogumiseks, et muuta süsinikdioksiid suhkruteks. Arvatakse, et nendes primitiivsetes organismides olevad opsiinid arenesid arenenumate olendite omadest eraldi.