레티날

Retinal
레티놀과 혼동하지 않기 위해서.
이 기사는 분자에 관한 것이다. 해부학적 특성은 망막을 참조하십시오.
올트랜스 레티날
Skeletal formula of retinal
Ball-and-stick model of the retinal molecule
이름
선호 IUPAC 이름
(2E,4E,6E,8E)-3,7-디메틸-9-2,6-트리메틸사이클로헥스-1-엔-1-yl)nona-2,4,6,8-테트라엔알
기타 이름
  • 레티넨
  • 레티날알데히드
  • 비타민A알데히드
  • 랄
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.003.760 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
유니
  • InChI=1S/C20H28O/c1-16(8-6-9-17(2)13-15-21)11-12-19-18(3)10-7-14-20(19,4)5/h6,8-9,11-13,15H,7,10,14H2,1-5H3/b9-6+,12-11+,16-8+,17-13+
    키: NCYCYZXNIZJOKI-OBSJKMPSA-N
  • CC1=C(CCC1)(C)C)/C=C/C(=C/C=C/C(=C/C=O)/C)/C
특성.
C20H28O
어금질량 284.443 g·2013−1
외관 석유 에테르에서[1] 추출한 오렌지 결정
녹는점 61~64°C(142~147°F, 334~337K)[1]
거의 불용성인
지방에서의 용해성 수용성
관련 화합물
관련 화합물
 레티놀, 레티노산, 베타-제네, 탈수증, 3-제곱시레티날, 4-제곱시레티날
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

레티날(Letinaldehdex라고도 한다)은 폴리엔 크로모포레이다. opsins라고 불리는 단백질에 묶인 레티날은 시각적 광선전도의 화학적 기반인 시각적 지각(비전)의 광 검출 단계다.

어떤 미생물은 빛을 신진대사에너지로 전환하기 위해 망막을 사용한다.

비타민 A에는 여러 가지 형태가 있는데, 이 모든 것이 망막으로 전환되는데, 이것들 없이는 만들 수 없다. 레티날 자체는 동물이 먹을 때 비타민 A의 한 형태로 여겨진다. 망막으로 변환될 수 있는 다른 분자의 수는 종마다 다르다. 레티날은 원래 레티닌이라고 불렸으며,[2] 비타민 A 알데히드라는 것이 밝혀져 이름을[3] 바꾸었다.[4][5]

척추동물은 육류에서 직접 망막을 섭취하거나, 카로티노이드(α-카로틴 또는 β-카로틴)에서 망막을 생성하는데, 둘 다 카로틴이다. 크산토필의 일종인 β-크립톡산틴에서 생산하기도 한다. 이러한 카로티노이드들은 식물이나 다른 광합성 유기체로부터 얻어야 한다. 다른 카로티노이드들은 동물들에 의해 망막으로 전환될 수 없다. 어떤 육식동물들은 카로티노이드들을 전혀 변환시킬 수 없다. 비타민 A의 다른 주요 형태인 레티놀과 부분적으로 활성화된 형태인 레티노산은 둘 다 레티날로부터 만들어질 수 있다.

곤충이나 오징어 같은 무척추동물은 다른 크산토필에서 변환된 수산화 망막 형태를 시각 시스템에 사용한다.

비타민A대사

살아있는 유기체는 카로티노이드의 되돌릴 수 없는 산화적 갈라짐으로 망막(RAL)을 생성한다.[6]

예를 들면 다음과 같다.

베타2 카로틴 + O → 레티날 2개

베타-제네 15,15'-모노옥시제네아제[7] 또는 베타-제네 15,15'-다이옥시제네아제에 의해 촉매된다.[8]

카로티노이드도 망막의 전구체인 것처럼 망막도 비타민 A의 다른 형태의 전구체다. 레티날은 비타민 A의 운반 및 저장 형태인 레티놀(ROL)과 상호 변환 가능하다.

레티날 + NADPH+ + H ⇌ 레티놀 + NADP+
레티놀 + NAD+ ⇌ 레티날 + NADH+ + H,

레티놀 탈수소효소(RDHs)[9]와 알코올 탈수소효소(ADHs)에 의해 촉매제가 된다.[10]

레티놀은 비타민 A 알코올 또는 더 흔히 비타민 A라고 불린다. 레티날은 또한 레티노산(RA)으로 산화될 수 있다.

레티날 + NAD+ + HO2 → 레티노산 + NADH+ + H (RALDH에 의해 분석됨)
레티날 + O2 + HO2 → 레티노산 + HO22(레티날 산화효소에 의해 분석됨),

레티날알데히드 탈수소화효소(RALDHs)[10]로 알려진 레티날 탈수소화효소와[11] 레티날 산화효소에 의해 촉매화된다.[12]

비타민 A산이라고도 불리는 레티노산은 척추동물에서 중요한 신호 분자 및 호르몬이다.

비전

레티날은 결합 크로모포어다. 인간의 눈에서 망막은 11-cis-retinal 구성으로 시작되는데, 이것은 정확한 파장의 광자를 캡처한 후에 모든 트랜스-retinal 구성으로 직선화된다. 이 구성 변화는 망막의 오신 단백질을 밀어내고, 이는 화학 신호 캐스케이드를 유발하며, 이는 인간의 뇌에 의해 빛이나 이미지를 지각하게 할 수 있다. 색소체의 흡광도 스펙트럼은 그것이 결합되어 있는 오신 단백질과의 상호작용에 따라 달라지기 때문에 서로 다른 망막-오신 콤플렉스가 서로 다른 파장의 광자(즉 빛의 다른 색)를 흡수하게 된다.

옵신스

오핀 단백질은 망막 분자를 둘러싸고 광자의 탐지를 기다린다. 일단 레티날은 광자를 포획하면, 레티날의 구성 변화는 주변 오신 단백질을 밀어낸다. Opsin은 인간의 뇌에 화학적 신호를 보내 빛이 감지되었다는 신호를 보낼 수 있다. 그리고 나서 레티날은 ATP 인산화에 의해 11-cis 구성으로 다시 로드되고, 주기가 다시 시작된다.
지질의 빌레이어(헤드 빨강과 꼬리 파랑)에 내장된 동물 GPCR 로도신(레인보우색) 그 아래에 변환기가 있다. Gα는t 빨간색, Gβ 파란색t, G blue 노란색이다t. Gα-subunit에는t 바운드 GDP 분자가 있고, Rhodopsin에는 바운드 레티날(검은색)이 있다. 로돔신의 N-terminus 종단부는 빨간색이고 C-terminus는 파란색이다. 변환기의 막 고정은 검은색으로 그려졌다.

opsin은 눈망막의 광수용체 세포에서 발견되는 단백질과 망막 결합 시각 색소다. opsin은 6개의 루프로 연결된 7개의 트랜섬브레인 알파헬리크로 구성된 묶음으로 배열된다. 막대 세포에서, 오신 분자는 디스크의 막에 내장되어 있는데, 그것은 전적으로 세포 안에 있다. 분자의 N-terminus 헤드는 디스크 내부로 확장되고, C-terminus 꼬리는 세포의 세포질 속으로 확장된다. 원추세포에서 디스크는 세포의 혈장막에 의해 정의되어 N-terminus 헤드가 세포 바깥으로 확장된다. 레티날은 쉬프 베이스 연동을 통해 단백질의 C-terminus에서 가장 가까운 투과성 나선형의 리신(Lysine)에 공칭적으로 결합한다. 쉬프 염기 연결의 형성은 레티날에서 산소 원자와 리신의 자유 아미노 그룹에서 두 개의 수소 원자를 제거하여 HO를2 주는 것을 포함한다. 레티닐리덴은 레티날에서 산소 원자를 제거하여 형성된 이분체로, 그래서 opsin은 레티닐리덴 단백질이라고 불려왔다.

Opsins는 G 단백질 결합 수용체(GPCR)의 원형이다.[13] 소의 막대 세포의 오핀인 보바인 로돕신은 최초로 X선 구조를 결정한 GPCR이었다.[14] 소의 로돕신에는 348개의 아미노산 잔류물이 함유되어 있다. 망막 색소체는 라이스에서296 결합한다.

Although mammals use retinal exclusively as the opsin chromophore, other groups of animals additionally use four chromophores closely related to retinal: 3,4-didehydroretinal (vitamin A2), (3R)-3-hydroxyretinal, (3S)-3-hydroxyretinal (both vitamin A3), and (4R)-4-hydroxyretinal (vitamin A4). 많은 물고기들과 양서류들은 탈수증이라고도 불리는 3,4-didehydroretinal을 사용한다. 딥테란 하위주문인 사이클로라파(일명 더 높은 파리)를 제외하고, 검사된 모든 곤충은 3-히드록시날(R)-엔티머를 사용한다. 크산토필 카로티노이드에서 직접 3-히드록시나트륨이 생성되면 (R)-항산화물질이 예상된다. 드로소필라를 포함한 사이클로라판은 (3S)-3-히드록시날라를 사용한다.[15][16] 반딧불 오징어는 (4R)-4-수체성 오징어를 사용하는 것으로 밝혀졌다.

시각 사이클

참고 항목: 로도신 § 구조
시각 사이클

시각 주기는 원형 효소 경로로, 광전도의 앞쪽 끝이다. 11-cis-resetal을 재생한다. 예를 들어 포유류 막대 세포의 시각적 주기는 다음과 같다.

  1. 올트랜스리비닐에스테르 + HO2 → 11-cis-레티놀 + 지방산, RPE65 이소메로하이드롤라제;[17]
  2. 11-cis-retinol + NAD+ → 11-cis-retinal + NADH+ + H; 11-cis-retinol 탈수소화;
  3. 11-cis-retinal + aporhodopsin → lhodopsin + HO2; 리신에 대한 Schiff base linking, -CH=NH-+;
  4. 로닥신 + hν → 메타호닥신 II(즉, 11-cisphotoisomerizes to all-trans):
    (로닥신 + hν → 포토호닥신 → bathorhodopsin → lumirhodopsin → metarhodopsin I → metarhodopsin II);
  5. 메타호도신 II + HO2 → 아포호도신 + 모든 트랜스포트-망막;
  6. 전치환 + NADPH + H+ → 전치환산 + NADP+; 전치환산 탈수소화;
  7. 올트랜트레티놀 + 지방산 → 올트랜트레티닐에스테르 + HO2; 레시틴 레티놀아틸트랜스퍼레이즈(LRATs)[18]

3, 4, 5, 6단계는 로드 셀 외부 세그먼트에서 발생하며 1, 2, 7단계는 망막 색소 상피 세포에서 발생한다.

RPE65 이소메로하이드롤라제는 베타-카로틴 단옥시게나제와 동질성이 있다;[6] 드로소필라의 동질 니나B 효소는 모두 망막성형 카로티노이드-산소제나아제 활성과 11-시 이소메라제 활성으로의 모든 변환을 가지고 있다.[19]

미생물 로돕신

주요 기사: 미생물로돕신

올트랜스 레티날은 또한 박테리오호독신, 채널로호독신, 할로호독신 등의 오신, 미생물의 필수 성분이다. 이러한 분자에서 빛은 모든 트랜스-망막(trans-retinal)이 13-cis 망막(retinal)이 되게 하고, 그 다음 암흑 상태에서 다시 모든 트랜스-망막(trans-retinal)으로 순환한다. 이 단백질들은 진화적으로 동물 opsins와 관련이 없고 GPCR도 아니다; 둘 다 망막을 사용한다는 사실은 융합적 진화의 결과물이다.[20]

역사

미국의 생화학자 조지 월드 등은 1958년까지 시각적 주기의 개요를 제시했다. 그의 업적으로, 월드는 Haldan Keffer Hartline과 Ragnar Granit과 함께 1967년 노벨 생리의학상을 받았다.[21]

참고 항목

참조

  1. ^ a b 머크 지수, 13판, 8249
  2. ^ WALD, GEORGE (14 July 1934). "Carotenoids and the Vitamin A Cycle in Vision". Nature. 134 (3376): 65. Bibcode:1934Natur.134...65W. doi:10.1038/134065a0. S2CID 4022911.
  3. ^ Wald, G (11 October 1968). "Molecular basis of visual excitation". Science. 162 (3850): 230–9. Bibcode:1968Sci...162..230W. doi:10.1126/science.162.3850.230. PMID 4877437.
  4. ^ MORTON, R. A.; GOODWIN, T. W. (1 April 1944). "Preparation of Retinene in Vitro". Nature. 153 (3883): 405–406. Bibcode:1944Natur.153..405M. doi:10.1038/153405a0. S2CID 4111460.
  5. ^ BALL, S; GOODWIN, TW; MORTON, RA (1946). "Retinene1-vitamin A aldehyde". The Biochemical Journal. 40 (5–6): lix. PMID 20341217.
  6. ^ a b von Lintig, Johannes; Vogt, Klaus (2000). "Filling the Gap in Vitamin A Research: Molecular Identification of An Enzyme Cleaving Beta-carotene to Retinal". Journal of Biological Chemistry. 275 (16): 11915–11920. doi:10.1074/jbc.275.16.11915. PMID 10766819.
  7. ^ Woggon, Wolf-D. (2002). "Oxidative cleavage of carotenoids catalyzed by enzyme models and beta-carotene 15,15'-monooxygenase". Pure and Applied Chemistry. 74 (8): 1397–1408. doi:10.1351/pac200274081397.
  8. ^ Kim, Yeong-Su; Kim, Nam-Hee; Yeom, Soo-Jin; Kim, Seon-Won; Oh, Deok-Kun (2009). "In Vitro Characterization of a Recombinant Blh Protein from an Uncultured Marine Bacterium as a β-Carotene 15,15′-Dioxygenase". Journal of Biological Chemistry. 284 (23): 15781–93. doi:10.1074/jbc.M109.002618. PMC 2708875. PMID 19366683.
  9. ^ Lidén, M; Eriksson, U (2006). "Understanding Retinol Metabolism: Structure and Function of Retinol Dehydrogenases". Journal of Biological Chemistry. 281 (19): 13001–04. doi:10.1074/jbc.R500027200. PMID 16428379.
  10. ^ a b Duester, G (September 2008). "Retinoic Acid Synthesis and Signaling during Early Organogenesis". Cell. 134 (6): 921–31. doi:10.1016/j.cell.2008.09.002. PMC 2632951. PMID 18805086.
  11. ^ Lin, Min; Zhang, Min; Abraham, Michael; Smith, Susan M.; Napoli, Joseph L. (2003). "Mouse Retinal Dehydrogenase 4 (RALDH4), Molecular Cloning, Cellular Expression, and Activity in 9-cis-Retinoic Acid Biosynthesis in Intact Cells". Journal of Biological Chemistry. 278 (11): 9856–9861. doi:10.1074/jbc.M211417200. PMID 12519776.
  12. ^ "KEGG ENZYME: 1.2.3.11 retinal oxidase". Retrieved 2009-03-10.
  13. ^ Lamb, T D (1996). "Gain and kinetics of activation in the G-protein cascade of phototransduction". Proceedings of the National Academy of Sciences. 93 (2): 566–570. Bibcode:1996PNAS...93..566L. doi:10.1073/pnas.93.2.566. PMC 40092. PMID 8570596.
  14. ^ Palczewski, Krzysztof; Kumasaka, Takashi; Hori, T; Behnke, CA; Motoshima, H; Fox, BA; Le Trong, I; Teller, DC; et al. (2000). "Crystal Structure of Rhodopsin: A G Protein-Coupled Receptor". Science. 289 (5480): 739–745. Bibcode:2000Sci...289..739P. CiteSeerX 10.1.1.1012.2275. doi:10.1126/science.289.5480.739. PMID 10926528.
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  16. ^ Seki, Takaharu; Isono, Kunio; Ozaki, Kaoru; Tsukahara, Yasuo; Shibata-Katsuta, Yuko; Ito, Masayoshi; Irie, Toshiaki; Katagiri, Masanao (1998). "The metabolic pathway of visual pigment chromophore formation in Drosophila melanogaster: All-trans (3S)-3-hydroxyretinal is formed from all-trans retinal via (3R)-3-hydroxyretinal in the dark". European Journal of Biochemistry. 257 (2): 522–527. doi:10.1046/j.1432-1327.1998.2570522.x. PMID 9826202.
  17. ^ Moiseyev, Gennadiy; Chen, Ying; Takahashi, Yusuke; Wu, Bill X.; Ma, Jian-xing (2005). "RPE65 is the isomerohydrolase in the retinoid visual cycle". Proceedings of the National Academy of Sciences. 102 (35): 12413–12418. Bibcode:2005PNAS..10212413M. doi:10.1073/pnas.0503460102. PMC 1194921. PMID 16116091.
  18. ^ Jin, Minghao; Yuan, Quan; Li, Songhua; Travis, Gabriel H. (2007). "Role of LRAT on the Retinoid Isomerase Activity and Membrane Association of Rpe65". Journal of Biological Chemistry. 282 (29): 20915–20924. doi:10.1074/jbc.M701432200. PMC 2747659. PMID 17504753.
  19. ^ Oberhauser, Vitus; Voolstra, Olaf; Bangert, Annette; von Lintig, Johannes; Vogt, Klaus (2008). "NinaB combines carotenoid oxygenase and retinoid isomerase activity in a single polypeptide". Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (48): 19000–5. Bibcode:2008PNAS..10519000O. doi:10.1073/pnas.0807805105. PMC 2596218. PMID 19020100.
  20. ^ Chen, De-Liang; Wang, Guang-yu; Xu, Bing; Hu, Kun-Sheng (2002). "All-trans to 13-cis retinal isomerization in light-adapted bacteriorhodopsin at acidic pH". Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 66 (3): 188–194. doi:10.1016/S1011-1344(02)00245-2. PMID 11960728.
  21. ^ 1967년 노벨 생리의학상

추가 읽기

외부 링크