視覚サイクルにおけるレチノイド網膜Gタンパク質共役型受容体の役割

Retinoids in the visual cycle: Role of the retinal G protein-coupled receptor.

• Elliot H Choi
• Anahita Daruwalla
• Susie Suh
• Henri Leinonen
• Krzysztof Palczewski

抄録

光子のエネルギーによって、桿体および円錐体光受容体細胞の視覚色素は、11-シス-網膜を全トランス構成に異性化させる。この光化学反応は、最終的には脳への視覚信号の伝達につながる信号伝達経路を開始し、オプシンはそれ以上の光刺激に対して鈍感になります。眼が光感受性を回復するためには、オプシンは11-シス網膜で充電する必要があります。このトランスシスへの変換は、レチノイド（視覚）サイクルを構成する一連の酵素反応によって達成される。古典的なレチノイドサイクルが視覚に重要であることは明らかであるが、11-シス-レチナール再生のための補助的な経路の存在は長年にわたって議論されてきた。網膜色素上皮（RPE）-網膜Gタンパク質共役型受容体（RGR）は、無脊椎動物に見られるレチノクロームと相同な哺乳類のレチナルドアルデヒド光異性化酵素として以前に同定されている。薬理学的、遺伝学的、生化学的アプローチを用いて、研究者らは現在、11-シス網膜再生におけるRGRの生理学的関連性を確立している。RPEとミュラーグリアにおけるRGRの光異性化酵素活性は、眼が昼間の光に反応し続けることができる方法を説明している。今回のレビューでは、眼におけるレチノイド代謝とRGRが媒介する視覚発色団の再生に焦点を当てる。

Driven by the energy of a photon, the visual pigments in rod and cone photoreceptor cells isomerize 11-cis-retinal to the all-trans configuration. This photochemical reaction initiates the signal transduction pathway that eventually leads to the transmission of a visual signal to the brain and leaves the opsins insensitive to further light stimulation. For the eye to restore light sensitivity, opsins require recharging with 11-cis-retinal. This trans-cis back conversion is achieved through a series of enzymatic reactions composing the retinoid (visual) cycle. Although it is evident that the classical retinoid cycle is critical for vision, the existence of an adjunct pathway for 11-cis-retinal regeneration has been debated for many years. Retinal pigment epithelium (RPE)-retinal G protein-coupled receptor (RGR) has been identified previously as a mammalian retinaldehyde photoisomerase homologous to retinochrome found in invertebrates. Using pharmacological, genetic, and biochemical approaches, researchers have now established the physiological relevance of the RGR in 11-cis-retinal regeneration. The photoisomerase activity of RGR in the RPE and Müller glia explains how the eye can remain responsive in daylight. In this review, we will focus on retinoid metabolism in the eye and visual chromophore regeneration mediated by RGR.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.