Transducin: G-proteinet, der Medierer Vertebrat-fototransduktion

Molekylær Mekanisme af Visuel Signaltransduktion

Transducin (G_t) er et heterotrimer G-protein (α, β, γ underenheder), der kobler fotonabsorption af rhodopsin til fosfodiesterase (PDE6)-kaskaden i stav- og tap-fotoreceptorer.

Fototransduktions-kaskade (Stav-bane)

1. Fotonabsorption: 11-cis-retinal i rhodopsin isomeriserer til all-trans → konformationel skift til metarhodopsin II (R*).
2. R* Aktiverer Transducin: Katalyserer GDP→GTP-udveksling på G_αt (rate: ~100–1000 transduciner/R*).
3. Underenheds-dissociation: G_αt-GTP skiller sig fra G_βγ.
4. PDE6-aktivering: G_αt-GTP binder inhibitoriske γ-underenheder af PDE6 → frigør inhibition af katalytiske α/β-underenheder.
5. cGMP-hydrolyse: Aktiveret PDE6 hydrolysere hurtigt cGMP → [cGMP] falder.
6. Kanal-lukning: cGMP-gated katjon-kanaler (CNGA1/CNGB1) lukker → Na⁺/Ca²⁺-indstrømning stopper.
7. Hyperpolarisering: Fotoreceptor-membranpotentiale bevæger sig fra ~–40 mV til –70 mV → reduceret glutamat-frigivelse.
8. Signal-forstærkning: Enkelt R* aktiverer hundreder af transduciner → hvert PDE hydrolysere ~1000 cGMP/s → massiv forstærkning.

Signal-afslutning (Genopretning)

1. R* Kvælning: Rhodopsin-kinase (GRK1) fosforylerer R* → arrestin-binding.
2. G_αt GTPase: Indbygget GTPase-aktivitet (accelereret af RGS9) hydrolysere GTP → GDP.
3. Reassociation: G_αt-GDP + G_βγ → inaktivt heterotrimer.
4. PDE6-inaktivering: γ-underenheder genbinder katalytiske underenheder.
5. cGMP-genopretning: Guanylat-cyklase (GCAP1/2 reguleret) syntetiserer cGMP → kanaler åbner igen.

Lysadaptation

• Baggrundslys → stabil cGMP-reduktion → kanaler delvist lukket → respons komprimeret (Weber-Fechner-lov).
• Calcium-feedback via GCAPs og recoverin modulerer gain.

Klinisk Relevans

• Mutationer i GNAT1 (G_αt), PDE6A/B, CNGA1 forårsager kongenital stasionær nattblindhed eller retinitis pigmentosa.
• Transducin-translokation mellem ydre og indre segmenter sker under lys/mørke-adaptation.