Fototransduktionsprocessen

Fototransduktionsprocessen är den mekanism i ögats retina som omvandlar ljus till nervsignaler. Den sker i fotoreceptorerna stavar och tappar. Ljuset inducerar isomerisering av 11-cis-retinal i rhodopsin hos stavar och i cone-opsiner hos tappar, så att det bildas all-trans-retinal och aktiverar opsin.

Det aktiverade opsinet fungerar som G-protein-kopplat receptor och aktiverar transducin (Gt). Gt aktiverar fosfodiesteras PDE6, som hydrolyserar cGMP till GMP. När cGMP-nivåerna faller stängs de cGMP-känsliga natrium/calciumkanalerna i det yttre segmentet, vilket leder till fotoreceptorernas hyperpolarisation och minskat glutamatutsläpp till bipolära celler. I mörker är cGMP-nivåerna höga, kanalerna öppna och fotoreceptorerna depolariseras och frisätter glutamat kontinuerligt.

Stavarna har hög förstärkning och fungerar bra i svagt ljus, men svaren är långsammare och mindre detaljerade. Tapparna har lägre förstärkning men snabbare respons och möjliggör färgseende och högre upplösning i dagsljus. Kontrastskillnaden mellan stavars nattsyn och tappars färg- och skärpa återspeglas i deras olika fototransduktionskaskader och fysiologiska funktioner.

Reglering och återställning av fototransduktionssignalen innefattar kalciumbaserad feedback som stabiliserar processen över olika ljusnivåer. Låga Ca2+-nivåer i respons på ljus tillåter uppreglering av guanylatcyklas via GCAPs, vilket ökar cGMP-produktionen och öppnar kanaler igen. Den slutliga återställningen av 11-cis-retinalets kromofor sker genom retinoidcykeln i retinalt pigmentepitel, så att stavar och tappar åter kan känna igen ljus. Glutamatsignaleringen leds via ON- och OFF-bågar i bipolära celler: ON-bipolära celler regleras av mGluR6, OFF-bipolära celler av AMPA/kainate-receptorer, vilket ger parallella visuella flöden till retinas näthinnas interna nätverk och vidare till hjärnan.