Book/Report

FZJ-2018-01587

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Absorptionsspektroskopische Analyse des Astacus Rhodopsinsystems und Nachweis einer metabolischen Regeneration des Rhodopsins nach Helladaptation

Hamacher, K. (Corresponding author)FZJ*

1981
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/17551

Report No.: Juel-1718

Abstract: Es wurde eine Methode zur Isolierung gereinigter und von Schirmpigmentgranula weitgehend befreiter Photorezeptormembranen aus einer $\textit{Astacus}$-Retina entwickelt. Die isolierte Rhabdommenge (ca. 70% der Gesamtmenge) reicht aus, das membrangebundene und mizellar (in Digitonin) gelöste Chromoprotein $\underline{einer}$ Retina absorptionsspektroskopisch zu untersuchen. SDS-gelelektrophoretische Analyse der Proteine gereinigter Photorezeptormembranen ergibt einen Rhodopsinanteil von 40 ... 50% der Gesamtproteinmemge. In Digitonin-Rhabdomextrakten entspricht der Rhodopsinanteil etwa 80% der im Extrakt enthaltenen Proteine. Absorptionsspektroskopische Analyse zeigt, daß sowohl das membrangebundene Chromoprotein (System sonifizierter Rhabdomsuspensionen) als auch das Digitonin-gelöste bei 0$^\circ$C und pH 7.0 quasi thermostabil und photoreversibel ist. Die bei 0$^\circ$C und pH 7.0 gemessenen Differenzen zwischen denSpektren der Chromoproteinisomere bzw. den verschiedenen photostationären Zuständen des Digitonin-gelösten und membrangebundenen Chromoproteins sind praktisch identisch und haben Extremwerte von $\Delta$E bei 570 nm bzw. 485 nm. Das Maximum des Extinktionsspektrums des (0$^\circ$C, pH 7.0) liegt bei etwa $\lambda_{max}$ =530 nm. Belichtung bei $\lambda \geq$ 630 nm führt annähernd zu einer quantitativen photochemischen Bildung des isomeren Metarhodopsins mit $\lambda \approx$ 500 nm. Der $\epsilon_{\lambda_{max}}$-Wert des Metarhodopsins ist um den Faktor 1.4 ... 1.43 größer als derjenige des Rhodopsins. Der isosbestische Punkt liegt bei etwa 536 nm. Aufgrund der Photoreversibilität kann Metarhodopsin durch Belichtung bei $\lambda$ < 630 nm zum Rhodopsin isomerisiert werden. Da sich die Extinktionsspektren beider Chromoproteinisomere überlappen, ist nur eine teilweise photochemische Isomerisierung zum Rhodopsin möglich. Belichtung bei ca. 465 nm führt zum maximalen Stoffmengenanteil (x$_{R}$=0.52±0.02) des photochemisch erzeugten Rhodopsins. Das normierte Spektrum des Metarhodopsins zeigt eine gute übereinstimmung mit den relativen E-Werten modifizierter Dartnall-Nomogramme, während die $\epsilon$-Werte des $\textit{Astacus}$-Rhodopsins für $\lambda$ < 480 nm um den Faktor 1.1 ... 1.5 größer sind als die Nomogrammwerte eines Pigmentes mit $\lambda_{max}$ =530 nm. Die Kinetik der lichtinduzierten Isomerisierung von Rhodopsin zum Metarhodopsin bzw. vice versa läßt sich - bei konstanter Lichtintensität - durch ein Zeitgesetz 1. Ordnung beschreiben. Nach Literaturangaben (vergl. Hamdorf, 1979; Schwemer, 1969) ist das Verhältnis der Stoffmengenanteile von Rhodopsin und Metarhodopsin (x$_{R}$/x$_{M}$) von Cephalopoden und einigen Insekten annähernd dirket proportional dem Verhältnis der molaren Extinktionskoeffizienten ($\epsilon_{M}/\epsilon_{M}$) bei der Belichtungswellenlänge $\lambda_{e}$. Im Gegensatz dazu ergibt die spektroskopische Analyse des Astacus-Sehpigmentes, daß das Verhältnis $x_{R}/x_{M}$ $\underline{nicht}$ direkt proportional dem Wert $\epsilon_{M}(\lambda_{e})/\epsilon_{R}(\lambda_{e})$ ist. Demzufolge ist die relative Quantenausbeute $Y_{M}/Y_{R}$ der photochemischen Rhodopsin-Metarhodopsin-Isomerisierung beim Astacus-Sehpigment <1. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen hat die relative Quantenausbeute bei $\lambda_{e}$ = 450 nm den maximalen Wert 0,68. Für $\lambda_{e}$>450 nm ist $Y_{M}/Y_{R}$<0.68 so z.b. für $\lambda_{e}$ =536 nm (isosbestischer Punkt) etwa 0.43. [...]

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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