Исследование взаимодействия полностью транс-ретиналя с компонентами фоторецепторной мембраны и ретиналь-переносящими белками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Аболтин, Павел Валерьевич

• Аболтин, Павел Валерьевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Аболтин, Павел Валерьевич

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Строение глаза позвоночных

1.1.1 Сетчатка позвоночных

1.1.2 Пигментный эпителий

1.1.3 Межфоторецепторный матрикс

1.1.4 Фоторецепторные клетки и фоторецепторные мембраны

1.2 Фотоиндуцированные процессы в сетчатке и ПЭ

1.2.1 Фотолиз родопсина

1.2.2 Ретиноидный цикл

1.3 Повреждения элементов зрительной системы,

вызываемые светом

1.3.1 Фототермические повреждения

1.3.2 Фотохимические повреждения

1.4 Молекулярные механизмы фотохимического повреждения

1.4.1 Фотоиндуцированная генерация свободных радикалов

1.4.2 Фотосенсибилизирующие свойства хромофоров

сетчатки и ПЭ

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. ЭПР спектроскопия

2.2 Лазерный импульсный фотолиз

2.3 Приготовление липосом

2.4 Приготовление ФРМ из наружных сегментов палочек сетчатки

глаз быка

2. 5 Выделение и очистка межфоторецепторного

ретиналь-связывающего белка

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Исследование ретиналь-белковых взаимодействий методом

спиновой ловушки

3.2 Исследование спектрально-кинетических характеристик

триплетного состояния АТИ

3.2.1 Спектрально-кинетические характеристики 3АТЫ.

в растворах

3.2.2 Спектрально-кинетические характеристики триплетного состояния АТ1* в липосомах

3.2.3 Спектрально-кинетические характеристики триплетного состояния АТК в белковых растворах

3.2.4 АТЫ в водных растворах белков в присутствии ФХ

3.2.5 Образование Шиффовых оснований АТИ

в фоторецепторной мембране

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК

СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование взаимодействия полностью транс-ретиналя с компонентами фоторецепторной мембраны и ретиналь-переносящими белками»

ВВЕДЕНИЕ

Основная функция глаза - световосприятие и преобразование светового кванта в различимый сенсорный сигнал. Зрительный аппарат развивался для выполнения именно этой функции и максимально для нее приспособлен. Для восприятия света в широком диапазоне освещенностей сформировалось много как клеточно-молекулярных, так и физических механизмов адаптации органа зрения к тому диапазону освещенностей, в котором происходит функционирование того или иного вида животных. Однако, кроме того, что свет является носителем сенсорного сигнала, он может выступать и как физиологически опасный фактор. Причиной этого является то, что, взаимодействуя с различными светопоглощающими веществами - хромофорами - квант света может инициировать образование активных форм кислорода, которые, в свою очередь, могут оказывать повреждающее действие на молекулярные и клеточные структуры глаза, такие, как хрусталик, роговица и сетчатка [Островский М.А., 1982]. Хотя сам факт, что пребывание экспериментальных животных в условиях высоких освещенностей приводит как к снижению зрительных функций, так и к заметным морфологическим изменениям, известен давно, особую актуальность эта проблема получила в последнее время, когда было установлено, что в сетчатке при относительно высокой освещенности развивается апоптоз. Поскольку сетчатка является постмитотической нервной тканью и не восстанавливается при гибели клеток, то развитие апоптоза на протяжении всей жизни может иметь прямое отношение как к старению сетчатки, так и к развитию возрастных патологий зрения.

В сетчатке не так много видов фотосенсибилизаторов, и поиск хромофоров, ответственных за развитие апоптоза, а также механизмов светоиндуцированной генерации свободных радикалов имеет первостепенное значение как в фундаментальном, так и в прикладном смысле.

Одним из потенциальных хромофоров - генераторов свободных радикалов -является свободный полностью транс-ретиналь (АТ11) [Ое1те11е М., 1978; Островский М.А., 1982]. Ретиналь в 11 -цис конфигурации является хромофорной группой светочувствительного белка родопсина, который находится в фоторецепторной клетке в очень высокой концентрации (3-4 ммоль/л). При освещении он переходит в полностью транс-форму и диссоциирует, находясь в фоторецепторной мембране в полностью транс-форме. Действительно, известно, что АТЯ способен при освещении генерировать как синглетный кислород, так и супероксид анион-радикал с относительно высоким квантовым выходом (0.001). Однако, высвобождаясь из белка, АТЯ восстанавливается в ретинол ферментом ретинолдегидрогеназой (РДГ). Ретинол же, в отличие от ретиналя, не является сенсибилизатором, способным генерировать свободные радикалы. В стабильном состоянии ретиналь в обеих изомерных формах в сетчатке встречается только в связанном с ретиналь-переносящими белками состоянии. В связи с этим важным представляется вопрос о том, является ли АТЯ фотосенсибилизатором, будучи связанным с ретиналь-переносящими белками. Накапливаясь при высокой освещенности внутри фоторецепторного диска, АТЯ формирует Шиффовы основании с аминогруппами белков и липидов, которые не являются фототоксичными. Однако, некоторое его количество может оставаться и в свободном виде.

Цель диссертационной работы заключалась в исследовании фотосенсибилизирующих свойств ретиналя в связанном с ретиналь-переносящими белками состоянии, а также в оценке возможных концентраций свободного ретиналя в фоторецепторной мембране в том случае, когда он по каким-либо причинам не восстанавливается в ретинол, и оценке квантовых выходов фотоповреждения белков свободным АТЯ.

Основные задачи исследования: определить, какие формы активного кислорода (АФК) образуются при освещении АТЯ в растворе и в состоянии, связанном с ретиналь-связывающими белками.

Методом спиновой ловушки определить изменение квантового выхода генерации АФК при связывании АТЯ с ретиналь-связывающими белками.

Определить характеристики возбужденного триплетного состояния АТИ. методом лазерного импульсного фотолиза.

Исследовать кинетические характеристики тушения возбужденного триплетного состояния ретиналя молекулярным кислородом в различных средах -водных растворах, липосомах, в состоянии, связанном с альбумином и специфическим ретиналь-переносящим белком из межфоторецепторного матрикса.

Определить соотношение между связанным (образующим Шиффовы основания) и свободным АТЯ в фоторецепторном диске при полном обесцвечивании родопсина.

Научная новизна: Впервые установлено, что эффективность генерации АФК снижается при связывании АТЯ с альбумином. Установлено, что при эквимолярном соотношении альбумина и АТЯ эффективность уменьшается в четыре раза.

Впервые изучены кинетические параметры тушения триплетного состояния ретиналя молекулярным кислородом в водных растворах, липосомах и в состоянии, связанном с ретиналь-связывающими белками. Показано, что скорость процесса тушения возбужденного триплетного состояния кислородом при связывании АТЯ с альбумином уменьшается в 8 раза, а в случае МРПБ -примерно в 50 раз.

Показано, что при связывании с фосфолипидными липосомами или фоторецепторными мембранами АТЯ локализуется на поверхности, а не внутри

липидного бислоя. Определены константы связывания ретиналя с аминогруппами липидов в фоторецепторных мембранах.

Установлено, что в фоторецепторных мембранах при нативном соотношении АТЯ и родопсина 70% АТЯ связывается с аминогруппами компонентов фоторецепторных мембран, и только 30% находится в свободном состоянии.

Научная и практическая ценность работы: результаты диссертации имеют фундаментальное значение для понимания механизмов фотоповреждения сетчатки глаза и разработки средств защиты от него.

Основные положения, выносимые на защиту: Связывание АТИ. с ретиналь-переносящими белками. Эффект экранирования АТЯ ретиналь-переносящими белками, приводящий к уменьшению квантового выхода активных форм кислорода.

Кинетические характеристики процесса тушения возбужденного триплетного состояния АТЯ молекулярным кислородом в различных средах.

Уменьшение константы скорости реакции тушения триплетного состояния АТЫ молекулярным кислородом при связывании АТЯ с альбумином и межфоторецепторным ретиналь-переносящим белком.

Соотношение свободного и связанного с аминогруппами АТ11 при полном обесцвечивании родопсина в фоторецепторной мембране.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Строение глаза позвоночных

Структуры глаза устроены так, чтобы фокусировать свет в центральную область сетчатки. Часть света, попадающего в глаз, рассеивается глазными структурами, расположенными между передней частью глаза и сетчаткой, и это определяется оптическими свойствами глазных тканей. С точки зрения повреждающего действия эта отраженная часть света относительно падающего пучка столь мала, что ею можно пренебречь. Интенсивность света, падающего на сетчатку, зависит от диаметра зрачка, регулирующего величину светового потока, окрашенности радужной оболочки, оптических характеристик хрусталика [Algvere P.V. et al. 1993; Ambach W. et al.1994; Guerry III D. et al. 1956; Jordan D.R. 1974; Sliney D.H. 2002].

Внутренние структуры, предшествующие сетчатке на пути света, поглощают часть падающего света [Boettner Е. A. et al. 1962; Sliney D. H., 2002]. На рисунке 1 схематично показано прохождение света через структуры глаза.

295-400 nm

>400 nm

<295 nm

Рис. 1. Прохождение ультрафиолетового и видимого света через структуры глаза человека [А. Я. \Vielgus & а!., 2012].

Роговица предотвращает попадание на сетчатку ультрафиолетового (УФ) излучения с длиной волны менее 295 нм. [Boettner Е.А. 1962]. Хрусталик задерживает большую часть УФ между 300 и 400 нм, а хрусталик с катарактой -еще больше [Boettner Е.А., 1962; van Norren D.V., 1974]. В результате на сетчатку взрослого человека может попасть только видимый свет с длиной волны выше 390 нм и менее 1% «ближнего» ультрафиолета [Sliney D.H., 2002; Sliney D.H. 2001]. Пропускающая способность структур глаза зависит от вида животного, возраста, и с возрастом может меняться.

Наибольшее количество света, падающего на сетчатку, поглощается в слое ПЭ [Birngruber R, et al., 1985]. Наиболее восприимчивы к видимому свету содержащиеся в ПЭ эллипсоидальные органеллы диаметром 1 мкм - меланосомы [Schrärmeyer U. et al., 1999], в которых содержится черный пигмент меланин. Так, в глазу человека именно благодаря меланину клетки ПЭ поглощают около 60% падающего света, достигшего сетчатки [Hammond B.R. et al., 2000], и в этом состоит одна из основных защитных функций ПЭ. Однако меланин с возрастом под действием света обесцвечивается, и его защитная роль снижается [Hu D. N. et al., 2008]. Таким образом, первичными внешними факторами, которые могут вызвать фотоповреждение, можно считать интенсивность и длину волны полученного тканями глаза человека света, а также возраст человека [Roberts J. Е., 2001]. Известно, что можно получить повреждение сетчатки, если смотреть на солнечный свет, отражаемый снегом или долго смотреть на солнечный диск во время затмения [Sliney D. 2005; Coroneo М. Т. 1990]. Такое изменение окружающей среды, как истончение защитного озонового слоя приводит к увеличению доли ультрафиолетового излучения [Norval М., 2007] и увеличивает вероятность фотоповреждения. Кроме того, глаз может получить повреждения от искусственных источников освещения, испускающих ультрафиолетовый свет [Klein R.S., 2009]. Накапливающиеся повреждения могут возникать в условиях менее интенсивного освещения, но в течение более длительного воздействия или в случае связанного с возрастом снижения антиоксидантной защиты [Samiec P. S. et al., 1998; Vandewoude М. F. et al., 1987].

1.1.1 Сетчатка позвоночных

Сетчатка позвоночных выстилает внутреннюю поверхность задней стенки глаза и состоит из трех слоев нервных клеток, разделенных двумя слоями синапсов, образованных аксонами и дендритами этих клеток. Светочувствительные рецепторы - палочки и колбочки - расположены на задней поверхности сетчатки. Своими наружными сегментами, которые и осуществляют восприятие света, они обращены в сторону пигментного эпителия. Контакт между клетками пигментного эпителия и фоторецепторами достаточно слабый, что может привести к отслойке сетчатки — опасному заболеванию глаз. Отслойка сетчатки приводит к нарушению зрения не только вследствие ее смещения с места оптического фокусирования изображения, но и вследствие дегенерации рецепторов из-за нарушения контакта с пигментным эпителием, что приводит к серьезнейшему нарушению метаболизма самих рецепторов. Метаболические нарушения усугубляются тем, что нарушается доставка питательных веществ из капилляров сосудистой оболочки глаза, а сам слой фоторецепторов капилляров не содержит.

Слой клеток, следующий за рецепторным, содержит нейроны трех типов: биполярные, горизонтальные и амакриновые клетки. Биполярные клетки связаны с синаптическими окончаниями рецепторов, и многие из них передают сигналы непосредственно ганглиозным клеткам. Горизонтальные клетки соединяют рецепторы и биполярные клетки сравнительно длинными связями, идущими параллельно слоям сетчатки. Аналогично горизонтальным, амакриновые клетки связывают биполярные клетки с ганглиозными. Слой нейронов на передней стороне сетчатки содержит ганглиозные клетки, аксоны которых проходят по поверхности сетчатки и собираются у слепого пятна, образуя зрительный нерв. Схема строения сетчатки представлена на рисунке 2.

пигментный_£

эпителий

амакриновые клетки

ганглиозиые клетки

нервное волокно

Рис. 2. Строение сетчатки глаза.

1.1.2 Пигментный эпителий

Пигментный эпителий представлен клетками гексагональной формы, содержащими пигментные гранулы (меланин), придающие этому слою черный цвет. На внутренней поверхности этих клеток расположены отростки (микровиллы), окружающие наружные концы фоторецепторов и проникающие вглубь на 5-10 мкм длины наружных сегментов [Bok, D. 1993], оптически изолируя их друг от друга. Существуют два вида микровилл: короткие - для фагоцитоза отработанных дисков наружных сегментов фоторецепторов, длинные - для максимально эффективного транспорта необходимых веществ в субретинальное npocTpaHCTBo[Young R.W., 1974; Young R.W., 1969; Marshall J. et al., 1971]. Такие микровиллы значительно увеличивают площадь контакта клеток пигментного эпителия с фоторецепторами, способствуя тем самым высокому уровню метаболизма за счет возрастания интенсивности доставки питательных веществ сетчатке из хориокапиллярного слоя сосудистой оболочки и выведения из сетчатки продуктов метаболизма [Strauss О., 2005].

На одну клетку пигментного эпителия приходится 10-20 фоторецепторов. Всего в пигментном эпителии сетчатки человека насчитывают около 4-6 млн. клеток. На стороне, обращенной к сетчатке, клетки ПЭ содержат меланосомы,

которые экранируют от света более глубокие слои, где располагаются митохондрии и ядро.

Клетки в эпителиальном слое скрепляются плотными клеточными контактами. Плотные контакты выполняют две функции: барьеров для диффузии мембранных белков между апикальной и базолатеральной поверхностями (апикальная сторона обращена внутрь глаза к фоторецепторным клеткам, базолатеральная - к сосудистой оболочке) и скрепления соседних клеток вместе так, чтобы транспортированные молекулы не могли продиффундировать назад через межклеточные промежутки. Перенос метаболитов происходит только через цитоплазму клетки активным путем.

Со стороны склеры пигментный эпителий отделяется от сосудистой оболочки мембраной Бруха, входящей в состав гематоофтальмического барьера. ПЭ обеспечивает поступление из кровяного русла питательных веществ и витамина А, являющегося предшественником ретиналя, в фоторецепторные клетки. Превращения ретиноидов в ПЭ и доставка их в сетчатку способствует нормальному протеканию фототрансдукции.

Одна из важных функций ПЭ - фагоцитоз отработанных фоторецепторных дисков, которые накапливаются на апикальной стороне фоторецепторов вследствие их постоянного образования в основании наружного сегмента [Ripps H., 2010]. Отработанные диски наружных сегментов фоторецепторов фагоцитируются клетками пигментного эпителия, после чего деградируют под действием его лизосомальной системы. Процесс этот исключительно интенсивный: в течение суток около 100 дисков заново образуется и обламывается в каждой палочке. Постоянное обновление фоторецепторных мембран и всего наружного сегмента зрительной клетки позволяет избежать накопления в наружном сегменте молекулярных дефектов, благодаря чему фоторецепторный механизм остается эффективным на протяжении всей жизни организма.

После фагоцитоза и расщепления необходимые элементы могут быть возвращены в фоторецепторы и снова участвовать в их метаболизме [Strauss О.,

2005; LaVail M.M., 1973]. Однако вследствие неполного расщепления ферментами лизосом обломков наружных сегментов палочек в пигментном эпителии происходит формирование липофусциновых гранул или, после агрегации с меланосомами, меланолипофусцина [Feeney L., 1978].

Клетки ПЭ постоянно подвергаются действию факторов, способных вызывать окислительный стресс. В систему защиты входят как антиоксидантные ферменты (супероксид дисмутаза и каталаза), так и различные оксидоредуктазы (дегидрогеназы), способствующие образованию более безопасных для клеток ПЭ и окружения продуктов [Strauss О., 2005.; Horton J. D. et al., 2003].

1.1.3 Межфоторецепторный матрикс

Пространство между фоторецепторами и ПЭ занимает межфоторецепторный матрикс, имеющий «скелет» из гликопротеинов и протеогликанов и содержащий компоненты, синтезируемые всеми типами окружающих клеток. Тесные контакты межфоторецепторного матрикса с окружением способствуют не только физическому удерживанию фоторецепторов в нужном положении и адгезии сетчатки, но и облегчает перемещение входящих в состав матрикса водорастворимых белков, участвующих в транспорте ретиноидов из фоторецепторов в ПЭ и обратно [Mieziewska К., 1996; Qtaishat N.M. et al., 2005]. Более 70% водорастворимых белков матрикса приходится на МРПБ [Pfeffer В., 1983; Adler A.J. et al.,1982]. МРПБ является экстраклеточным белком, локализованным только в матриксе [Bunt-Milam А.Н. et al., 1983; Bunt-Milam A.H. et al., 1985; Schneider B.G. et al., 1986; Duncan, T. 2006].

1.1.4 Фоторецепторные клетки и фоторецепторные мембраны

Фоторецепторные клетки (палочки и колбочки) состоят из пресинаптического окончания, ядерно-плазматической части и двух морфологически и функционально отличных частей: внутреннего и наружного сегментов, связанных между собой соединительной ножкой - циллием

(рисунок 3). Внутренний сегмент содержит органеллы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. Наружный сегмент содержит стопку плотно упакованных фоторецепторных дисков, окруженных цитоплазматической, мембраной. Фоторецепторные диски палочек являются замкнутыми мембранными структурами, которые непрерывно обновляются - по мере формирования новых дисков в основании наружного сегмента на апикальном конце происходит фагоцитоз старых дисков. Полное обновление фоторецепторных дисков требует от 6 до 10 дней у разных животных [Young R. W., 1976].

Плазматическая мембрана

Наружный сегмент

Внутренний сегмент

Молекула родопсина

Рис. 3. Схематическое изображение палочки, фоторецепторного диска наружного сегмента, фоторецепторной мембраны диска и молекулы родопсина, в центре которой находится ее хромофорная группа - 11-цис-ретиналь, ковалентно связанный с белковой частью (опсином) [Островский М.А., 2005].

Мембрана фоторецепторного диска палочки уникальна по своему составу. Главная её особенность - входящий в их состав трансмембранный зрительный пигмент родопсин [Hicks D. et al., 1989]. Концентрация родопсина благодаря плотной упаковке дисков в наружном сегменте фоторецептора составляет порядка 3 ммоль/л [Lamb Т. D. et al., 2004], по другим данным - 3.8 ммоль/л [Rozanowska М. et al., 2005].

В липидном составе преобладают фосфолипиды (87 мольных %) и, преимущественно, фосфатидилхолин (32.5мольных %), фосфатидилэтаноламин (37.6 мольных %) и фосфатидилсерин (12.1мольных %) [Fliesler S. J. et al., 1983]. Особенностью фосфолипидного состава дисковой мембраны является высокое содержание в них длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот. Действительно, присутствие 30-35% докозогексаеновой кислоты отличает мембраны диска от всех других клеточных мембран млекопитающих [Litman B.J. et al., 2001]. Такой состав обеспечивает фоторецепторной мембране диска низкую вязкость, обеспечивающую возможность конформационных перестроек родопсина и взаимодействие с другими белками в процессе фототрансдукции [Wu G. et al., 1993; Jastrzebska В. et al., 2009].

Около 90% белковой фракции фоторецепторной мембраны представлено родопсином - хромогликопротеидом, молекула которого имеет 7 трансмембранных а-спиральных участков и соединяющих их 3 внутридисковых и 3 цитоплазматических петли (рис. 3). N-концевой участок полипептидной цепи находится во внутридисковом пространстве и имеет две олигосахаридные цепи, а С-концевой пептид обращен в цитоплазму [Hargrave Р.А., 2001]. В гидрофобной области опсина (внутримембранной полипептидной цепи родопсина) к е-аминогруппе лизина-296 присоединяется хромофор 11-г/иоретиналь. Альдегидная группа хромофора ковалентно связана с аминогруппой белка через протонированное Шиффово основание.

1.2 Фотоиндуцированные процессы в сетчатке и ПЭ

1.2.1 Фотолиз родопсина

Фоточувствительность родопсина обеспечивается хромофором ретиналем, являющимся производным витамина А (ретинола) из группы каротиноидов. Ретинол поступает в организм с пищей и доставляется в сетчатку кровеносной системой. Зрительное восприятие начинается с поглощения кванта света молекулой родопсина, приводящего к обесцвечиванию (фотолизу) родопсина. Фотолиз родопсина включает быструю реакцию изомеризации 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму с высоким квантовым выходом 0.65 [Kim J.E. et al., 2001], которая протекает за 200 фс [Schoenlein R.W. et al.,1991]. Реакция изомеризации 11-цис-ретиналя является единственной фотохимической реакцией во всем процессе фотолиза родопсина. Все последующие изменения в ходе фотолиза происходят без участия света и приводят к образованию нескольких промежуточных продуктов с характерными спектральными свойствами и временем жизни [Hofmann K.P., 1986].

Одним из наиболее важных продуктов фотолиза является метародопсин II, при образовании которого происходят наиболее существенные конформационные изменения и характерный спектральный сдвиг в коротковолновую область до 380 нм (от 500 нм в родопсине). Происходит депротонирование Шиффова основания, хотя ATR остается ковалентно связан с опсином. Эти конформационные изменения приводят к формированию активного состояния метародопсина II [Ritter Е. et al., 2008], в котором он способен взаимодействовать с G-белком трансдуцином и запускать каскад ферментативных реакций, так называемую фототрансдукцию [Chabre М., 1985; Lamb Т.О., 1996; Hargrave P.A. et al., 1992]. В ходе фототрансдукции световой сигнал усиливается и трансформируется в электрический ответ клетки. Фотолиз родопсина заканчивается гидролизом связи хромофора с опсином и высвобождением ATR. ATR затем удаляется из фоторецептора в ПЭ и в ходе серии ферментативных реакций превращается в 11 -цис-ретиналь. 11-цис-ретиналь возвращается в фоторецептор, где, связавшись с

опсином, регенерирует родопсин. Образующийся родопсин вновь способен к восприятию светового сигнала. Процесс, включающий цепь реакций от обесцвечивания родопсина до его регенерации называется зрительным или ретиноидным циклом [Lamb T.D. et al., 2004; МсВее J.К. et al., 2001; Saari J.С., 2000].

1.2.2 Ретиноидный цикл

Ретиноидный цикл включает сложную цепь биохимических реакций, которые проходят в разных частях фоторецепторной клетки и ПЭ с образованием специфических промежуточных продуктов [Blomhoff, R. 2006; Sparrow J.R. et al., 2010] (рисунок 4).

Хранение

цис РДГ

Г

ЦИС Рол -4-CRALBP

"Изомсро-гидролача"

Хранение Из крови / В кровь

Л PAT транс Эфирч—

RPE65

11-

11-

ЦИС Pail :

CRALBP

CRBP

у;

П и гм е i ггн ы й эп итсл и й

транс Рол:-

А !

; mnp Мокфогороцсториос innn t 1КС>1 нрчитрпт. ни; 1КШ

цис Рал I

Наружный сегмент

транс Рол; ^^ тР1'ИС РДг\

triz-w^Prxa I

Олеин-i/»c Рал

Цикл опсина

транс Рол

Фототрансдукция 4 ШиффовЫ

■• транс \ РДГ Í T

i основания

транс Рал ABCR ■>

транс Рал

J

Рис. 4. Ретиноидный цикл [Sparrow J.R. et al., 2010].

Rh - родопсин, MI, МП, MUI - метародопсины I, II и Ш, образовавшиеся в ходе фотолиза; Рал - ретиналь, Рол - ретинол, РДГ - ретинолдегидрогеназа, JIPAT -лецитин-ретинол-ацилтрансфераза, ABCR - АТФ-зависимый переносчик, IRBP -межфоторецепторный ретиноид-связывающий белок, CRBP - клеточный ретинол-

связывающий белок, RPE65 - связывает эфиры полностью транс-ретинола и осуществляет их изомеризацию и гидролиз до 11-цис-ретинола, CRALBP -клеточный ретиналь-связывающий белок. Элементы этой системы достаточно плотно упакованы, имеют близкие контакты, тем не менее, существует ряд белков-переносчиков как внутри фоторецептора, так и в межфоторецепторном матриксе, которые, связывая соответствующие продукты зрительного цикла (ретиноиды), облегчают их перемещение между фоторецепторами и ПЭ.

После высвобождения из хромофорного центра ATR оказывается в фоторецепторной мембране в липидно-белковом окружении. Некоторые реакции ATR в ретиноидном цикле остаются не до конца ясными. В экспериментах по флуоресценции триптофана было показано, что опсин имеет центры связывания ретиноидов как на внутримембранных, так и на цитоплазматическом, С-концевом фрагменте. Связывание ATR с опсином в изолированных дисковых мембранах вызывало падение триптофановой флуоресценции белка [Schädel S.A. et al., 2003]. Авторы считают, что опсин не позволяет ATR свободно выйти в фосфолипидную мембрану, а перемещает его к так называемому выходному сайту белка по типу туннельного эффекта, где ATR и остается связанным вплоть до восстановления в полностью транс-ретинол ферментом ретинолдегидрогеназой (РДГ). Существует также предположение, что ATR может образовывать как нековалентный, так и неспецифический ковалентный комплекс с аминогруппами опсина через Шиффовы основания, приводя к образованию так называемых псевдо-продуктов родопсина [Heck M.S. et al., 2003b; Bartl F.J. et al., 2001].

В то же время есть основания предполагать, что ATR выходит из хромофорного центра во внутридисковое пространство и через Шиффово основание образует комплекс с аминогруппами фосфатидилэтаноламина (ФЭА) [Weng J. et al., 1999]. Образуется N-ретинилиден-фосфатидилэтаноламин, который является субстратом для специфического переносчика ретиноидов ABCR, локализованного в дисковой мембране и входящего в группу АТФ-зависимых кассетных белков [Illing М. et al.,1997; Bungert S. et al., 2001)]. Скорость оборота ABCR в мембране на несколько порядков выше скорости

восстановления ATR ретинолдегидрогеназой. Этот белок доставляет N-ретинилиден-фосфатидилэтаноламин к цитоплазматической стороне дисковой мембраны, где происходит высвобождение ATR и ФЭА [Quazi F. et al., 2012] и восстановление свободного ATR в ретинол ферментом РДГ, локализованным на внешней стороне мембраны. ABCR способен связывать и свободный ATR и доставлять его к месту локализации РДГ [Weng J. et al., 1999]. Восстановление ATR до ретинола является относительно медленным процессом. Так, на фоторецепторах кроликов было показано, что эта реакция является одной из лимитирующих стадий в зрительном цикле [Saari J.С. et al., 1998].

Восстановление ATR в ретинол происходит на цитоплазматической стороне дисковой мембраны при участии НАДФН-зависимой ретинолдегидрогеназы [Futterman S.A. et al., 1970; Palczewski K.S. et al., 1994]. В наружных и внутренних сегментах палочек и колбочек обнаружены несколько видов этих оксидоредуктаз [Driessen С.А. et al., 2000; Farjo K.M. et al., 2009], катализирующих также окисление 11-цис-ретинола в 11-цис-ретиналь в ПЭ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аболтин, Павел Валерьевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аниковский, М.Ю. Фотохимическое исследование триплетного состояния 3,3 '-диэтилтиокарбоцианин иодида в присутствии ДНК /

М.Ю.Аниковский, А.С.Татиколов, Л.А.Шведова, В.А.Кузьмин // Изв. РАН. Сер. хим. - 2001. - № 7. - С.1134-1137.

2. Бенсассон, Р. Флеш-фотолиз и импульсный радиолиз. Применение в биохимии и медицинской химии / Р.Бенсассон, Э.Лэнд, Т.Траскот. - М.: Мир, -1987.

3. Левин, П.П. Исследование кинетики быстрых реакций триплетных состояний и радикалов при фотолизе 4,4'-диметилбензофенона в присутствии 4-галогенофенолов в мицеллярных растворах додецилсульфата натрия в магнитном поле / П.П.Левин, Н.Б.Сультимова, О.Н.Чайковская // Изв. АН. Сер. хим. - 2005. -Т.54. - №6. -С. 1391-1403.

4. Островский, М.А. Механизм повреждающего действия света на фоторецепторы сетчатки глаза / М.А.Островский, И.Б.Федорович // Физиол. чел. -1982. - Т.8. - С.572-577.

5. Островский, М.А. Молекулярные механизмы повреждающего действия света на структуры глаза и системы защиты от такого повреждения / М.А.Островский // Успехи биол. хим. - 2005. - Т.45. - С. 173-204.

6. Пронкин, П.Г. Фотохимические свойства мезо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей в растворах и в комплексах с ДНК / П.Г.Пронкин, А.С.Татиколов, В.И.Скляренко, В.А.Кузьмин // Химия высоких энергий. - 2006. - Т.40. - № 4. - С.295-302.

7. Сультимова, Н.Б. Кинетика образования и гибели радикалов при фотоокислении 4-галогенофенолов, сенсибилизированных 4-карбоксибензофеноном, в водных растворах / Н.Б.Сультимова, П.П.Левин, О.Н.Чайковская // Изв. АН. Сер. хим. - 2005. - Т.54. - №6. - С. 1397-1402.

8. Сультимова, Н.Б. Исследование триплетных состояний фульвокислот в водных растворах методом лазерного фотолиза / Н.Б.Сультимова, П.П.Левин, О.Н.Чайковская, И.В.Соколова // Химия высоких энергий. - 2008. - Т.42. - №6. -С.514-518.

9. Adler, A.J. Retinol-binding proteins in bovine interphotoreceptor matrix / A.J.Adler, K.J.Martin // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1982. - V.108. -P.1601-1608.

10. Adler, A.J. Human interphotoreceptor Matrix Contains Serum Albumin and Retinol-binding Protein / A.J.Adler, R.B.Ross // Exp. Eye Res. - 2000. - V.70. - №2. -P.227-234.

11. Alarcon, E. Photophysics and photochemistry of rose bengal bound to human serum albumin / E.Alarcon, A.M.Edwards, A.Aspee, C.D.Borsarelli et al. // Photochem. Photobiol. Sci. - 2009. - V.8. -№7. - P.933-943.

12. Algvere, P.V. Light transmittance of ocular media in living rabbit eyes / P.V.Algvere, P.A.Torstensson, B.M.Tengroth // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1993. -34. - №2. - P.349-354.

13. Al-Mahdawi, S. Experimental autoimmune uveoretinitis and pinealitis induced by interphotoreceptor retinoid-binding protein and S-antigen: induction of intraretinal and subretinal neovascularization / S. Al-Mahdawi, P.M.McGettrick, W.R.Lee, D.I.Graham et al. // J. Clin. Lab.Immunol. - 1990. - V.32. - P.21-28.

14. Ambach, W. Spectral transmission of the optical media of the human eye with respect to keratitis and cataract formation / W.Ambach, M.Blumthaler, T.Schopf, E.Ambach et al. // Doc. Ophthalmol. - 1994. - 88. - №2. - P. 165-173.

15. Anderson, R.E. Phospholipids of bovine rod outer segments / R.E.Anderson, M. B. Maude // Biochem. - 1970. - V.9. - P.3624-3628.

16. Bartl, F.J. Signaling states of rhodopsin: activation of light in active metarhodopsin II generates an all-trans-retinal bound inactive state / F.J.Bartl, E.Ritter, K.K.Hofmann // J. Biol. Chem. - 2001. - V.276. - P.30161 -30166.

17. Becker, R.S. The visual process: photophysics and photoisomerization of model visual pigments and the primary reaction / R.S.Becker // Photochem. Photobiol. -1988. - V.48. - № 3. - P.369-399.

18. Ben-Shabat, S. Biosynthetic studies of A2E, a major fluorophore of retinal pigment epithelial lipofuscin / S.Ben-Shabat, C.A.Parish, H.R.Vollmer, Y.Itagaki et al. // J. Biol. Chem. - 2003. - V.277. - P.7183-7190.

19. Bernstein, P.S. In vivo isomerization of all-trans to 11-cis-retinoids in the eye occurs at the alcohol oxidation state / P.S.Bernstein, R.R.Rando // Biochem. - 1986.

- V.25. - P.6473-6478.

20. Birngruber, R. Theoretical investigations of laser thermal retinal injury / R.Birngruber, F.Hillenkamp, V-P.Gabel // Health Phys. - 1985. - V.48. -P.781-796.

21. Blomhoff, R. Overview of Retinoid Metabolism and Function / R.Blomhoff, H.K.Blomhof // J. Neurobiol. - 2006. - V.66. - №7. - P.606-630.

22. Bunt-Milam A.H. Immunocytochemical localization of two retinoid-binding proteins in vertebrate retina / A.H.Bunt-Milam, J.C.Saari // J. Cell Biol. - 1983.

- V.97.-P.1031-1012.

23. Bunt-Milam, A.H. Zonulae adherentes pore size in the external limiting membrane of the rabbit retina. / A.H.Bunt-Milam, J.C.Saari, I.B.Klock, G.G.Garwin. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1985. - V.26. - P.1377-1380.

24. Boettner, E.A. Transmission of the ocular media / E.A.Boettner, J.R.Wolter // Invest. Ophthalmol. - 1962. - V.l. - P.776-783.

25. Bok, D. The retinal pigment epithelium a versatile partner in vision / D.Bok //J. Cell Sci. - 1993. - V.17. - P. 189-195.

26. Bonilha, V.L. Support for a proposed retinoid-processing protein complex in apical retinal pigment epithelium / V.L.Bonilha, S.K.Bhattacharya, K.A.West, J.S.Crabb et al. // Exp. Eye Res. - 2004. - V.79. - P.419-422.

27. Borissevitch, I.E. Photophysical studies on the interaction of two water-soluble porphyrins with bovine serum albumin. Effects upon the porphyrin triplet state characteristics / I.E.Borissevitch, T.T.Tominaga, C.C.Schmitt // J. Photochem. Photobiol. A. - 1998a. - V.l 14. - P.201-207.

28. Borissevitch, I.E. Photophysical studies of excited-state characteristics of meso-tetrakis (4-N-methyl-pyridiniumyl) porphyrin bound to DNA / I.E.Borissevitch, S.C.Gandini // J. Photochem. Photobiol. B. - 1998b. - V.43. - № 2. - P. 112-120.

29. Boulton, M. Retinal photodamage / M.Boulton, M.Rozanowska, B.Rozanowski // J. Photochem. Photobiol. B. - 2001. - V.64 - №2-3. - P.144-161.

30. Bradford, M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding / M.M.Bradford // Anal. Biochem. - 1976. - V.72. - P.248-254.

31. Broniec, A, Spectroscopic properties and reactivity of free radical forms of A2E / A.Broniec, A.Pawlak, T.Sarna, A.Wielgus et al. // Free Radic. Biol. Med. - 2005. - V.38. - №8. - P.1037-1046.

32. Bungert, S. Membrane topology of the ATP binding cassette transporter ABCR and its relationship to ABC1 and related ABCA transporters: identification of N-linked glycosylation sites / S.Bungert, L.L.Molday, R.S.Molday // J. Biol. Chem. -2001. - V.276. - P.23539-23546.

33. Catala A. An overview of lipid peroxidation with emphasis in outer segments of photoreceptors and the chemiluminescence assay / A.Catala // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2006. - V.38. - №9. - P.1482-1495.

34. Chabre, M. Trigger and amplification mechanisms in visual photo-transduction / M.Chabre // Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. - 1985. - V.14. -P.331-360.

35. Chen, Y. Retinoid specificity of interphotoreceptor retinoid-binding protein / Y.Chen, N.Noy // Biochem. - 1994. - V.33. - № 35. - P.10658-10665.

36. Chen, Y. Mechanism of all-trans-retinal toxicity with implications for stargardt disease and age-related macular degeneration. / Y.Chen, K.Okano, T.Maeda, V.Chauhan et al. // J. Biol. Chem. - 2012. - V.287. - №7. - P.5059-5069.

37. Coroneo, M. T. Albedo concentration in the anterior eye: a phenomenon that locates some solar diseases / M.T.Coroneo // Ophthalmic Surg. - 1990. - V.21. -№1. - P.60-66.

38. Das, P.K. Triplet state photophysical properties and intersystem crossing quantum efficiencies of homologues of retinals in various solvents / P.K.Das, R.S.Becker // J. Am. Chem. Soc. - 1979. -V. 101. - P.6348-6353.

39. Delmelle, M. An investigation of retinal as a source of singlet oxygen / M.Delmelle // Photochem. Photohiol. A. - 1978. - V.27. - P.721-734.

40. Delmelle, M. Retinal damage by light: possible implication of singlet oxygen / M.Delmelle // Biophys. Struct. - 1977. - V.3. - P. 195-198.

41. Dillon, J. The photochemistry of the retinoids as studied by steady-state and pulsed methods / J.Dillon, E.R.Gaillard, P.Bilski, C.F.Chignell et al. // Photochem. Photobiol. A. - 1996. - V.63. - P.680-685.

42. Dong, A. Increased expression of glial cell line-derived neurotrophic factor protects against oxidative damage-induced retinal degeneration / A.Dong, J.Shen, M.Krause, S.F.Hackett et al. // J. Neurochem. - 2007. - V. 103. - №3. - P. 1041-1052.

43. Dong, A. Superoxide dismutase 1 protects retinal cells from oxidative damage / A.Dong, J.Shen, M.Krause, H.Akiyama et al. // J. Cell Physiol. - 2006. -V.208. -№3.-P.516-526.

44. Driessen, C.A. Disruption of the 11-cis-retinol dehydrogenase gene leads to accumulation of cis-retinols and cis-retinyl esters / C.A.Driessen, H.J.Winkens, K.Hoffmann, L.D.Kuhlmann et al. // Mol. Cell Biol. - 2000. - V.20. - P.4275^287.

45. Duncan, T. Confocal immunolocalization of bovine serum albumin, serum retinol-binding protein, and interphotoreceptor retinoid-binding protein in bovine retina / T.Duncan, R.N.Fariss, B.Wiggert // Molecular Vision. - 2006. - V.12. - P.1632-1639.

46. Farjo, K.M. The 11-cis-retinol dehydrogenase activity of RDH10 and its interaction with visual cycle proteins / K.M.Farjo, G.Moiseyev, Y.Takahashi, R.K.Crouch et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2009. - V.50. - P.5089-5097.

47. Feeney, L. Lipofuscin and melanin of human retinal pigment epithelium. Fluorescence, enzyme cytochemical, and ultrastructural studies / L.Feeney // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1978. - V.17. - P.583-600.

48. Feis, A. Role of the triplet state in retinal photoisomerization as studied by laser-induced optoacoustic spectroscopy / A.Feis, B.Wegewijs, W.Galrtner, S.E.Braslavsky // J. Phys. Chem. B. - 1997. - V. 101. - № 38. - P.7620-7627.

49. Fliesler, S.J. Chemistry and metabolism of lipids in the vertebrate retina / S.J.Fliesler, R.E.Anderson // Prog. Lipid Res. - 1983. - №22. - P.79 - 131.

50. Futterman, S. Metabolism of glucose and reduction of retinaldehyde in retinal photoreceptors / S.Futterman, S.A.Hendrickson, P.E. Bishop, M. H. Rollins et al. //J. Neurochem. - 1970. - V. 17. - P. 149-156.

51. Gaillard, E.R. A mechanistic study of the photooxidation of A2E, a component of human retinal lipofuscin / E.R.Gaillard, L.B.Avalle, L.M.Keller, Z.Wang et al.// Exp. Eye Res. - 2004. - V.79. - №3. - P.313-319.

52. Glickman, R.D. Phototoxicity to the retina: mechanisms of damage / R.D.Glickman // Int. J. Toxicol. - 2002. - V.21. - № 6. - P.473-490.

53. Gorgels, T. Ultraviolet and green light cause different types of damage in rat retina / T.Gorgels, D.vanNorren // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1995. - V.36. -P.851-863.

54. Gorgels, T.G. Two spectral types of retinal light damage occur in albino as well as in pigmented rat: no essential role for melanin / T.G.Gorgels, D.V.Norren // Exp. Eye Res. - 1998. - V.66. - P. 155-162.

55. Guerry, D.III. The transmission of light; through the ocular media of the rabbit eye / D.III.Guerry, Jr.W.T.Ham, R.S.Ruffin, F.H.Schmidt et al. // Am. J. Ophthalmol. - 1956. -V.42.- №6. - P.907-910.

56. Ham, W.T.Jr. Retinal sensitivity to damage from short wavelength light / W.T.Jr.Ham, H.A.Mueller, D.H.Sliney//Nature. - 1976. - V.260. - P. 153-155.

57. Hammond, B.R. Macular pigment optical density in a southwestern sample / B.R.Hammond, M.Caruso-Avery // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2000. - V.41. -

P.1492-1497.

58. Haralampus-Grynaviski, N.M. Spectroscopic and morphological studies of human retinal lipofuscin granules / N.M.Haralampus-Grynaviski, L.E.Lamb,

C.M.Clancy, C.Skumatz et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2003. - V.100. - № 6. -P.3179-3184.

59. Hargrave, P.A. Rhodopsin and phototransduction / P.A.Hargrave, J.H.McDowell // Int. Rev. Cytol. - 1992. - V.137. - P.49-97.

60. Hargrave, P.A. Rhodopsin structure, function and topography. The Friedenwald Lecture / P.A.Hargrave // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2001. - V.42. -P.3-9.

61. Harper, W.S. Studies of all-trans-retinal as a photooxidizing agent / W.S.Harper, E.R. Gaillard // Photochem. Photobiol. - 2001. - V.73. - №1. - P.71-76.

62. Heck, M.S. Secondary binding sites of retinoids in opsin: characterization and role in regeneration / M.S.Heck, S.A.Schadel, D.Maretzki, K.P.Hofmann // Vision Res. - 2003a. - V.43. - P.3003-3010.

63. Heck, M.S. Signaling States of Rhodopsin: Formation of the storage form, metarhodopsin III, from active metarhodopsine II* // M.S.Heck, S.A.Schidel,

D.Maretzki, F.J.Bartl et al. //J. Biol. Chem. - 2003b. - V.278 - P.3162-3169.

64. Hicks, D. Immunoelectron microscopical examination of the surface distribution of opsin in rat rod photoreceptor cells / D.Hicks, J.R.Sparrow,

C.J.Barnstable // Exp. Eye Res. - 1989. - V.49. - P. 13 - 29.

65. Hofmann, K.P. Photoproducts of rhodopsin in the disc membrane / K.P.Hofmann // Photochem. Photophys. - 1986. - V.3. - P.309-327.

66. Horton, J.D. Combined analysis of oligonucleotide microarray data from transgenic and knockout mice identifies direct SREBP target genes / J.D.Horton, N.A.Shah, J.A.Warrington, N.N.Andersonet al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2003. -V.100.-P.12027-12032.

67. Hu, D.N. Role of ocular melanin in ophthalmic physiology and pathology /

D.N.Hu, J.D.Simon, T.Sarna // Photochem. Photobiol. B. - 2008. - V.84. - №3. -P.639-644.

68. Ikonen, M. A flash-photolysis study of all-trans-retinal in Langmuir-Blodgett films and in liposomes / Ikonen M., Lemmetyinen H., Alekseev A., Mitsner B.I. et al. // Chem. Phys. Letters. - 1989. - V.164. - №2-3. - P. 161-165.

69. Illing, M. The 220-kDa rim protein of retinal rod outer segments is a member of the ABC transporter superfamily / M.Illing, L.L.Molday, R.S.Molday // J. Biol. Chem. - 1997. - V.272. - P. 10303-10310.

70. Imanishi, Y. Noninvasive two-photon imaging reveals retinyl ester storage structures in the eye / Y.Imanishi, M.L.Batten, D.W.Piston, W.Baehr et al. // J. Cell Biol. - 2004. - V.164. - P.373-383.

71. Jastrzebska, B. Phospholipids are needed for the proper formation, stability, and function of the photoactivated rhodopsin-transducin complex / B. Jastrzebska, A.Goc, M.Golczak, K.Palczewski // Biochem. - 2009. - V.48. - P.5159-5170.

72. Jordan, D.R. The potential damaging effects of light on the eye (Part II) / D.R.Jordan//Can. J. Ophthalmol. - 1986. - V.21. - №7. - P.266-268.

73. Karnaukhova, E. Interactions of human serum albumin with retinoic acid, retinal and retinyl acetate / E.Karnaukhova // Biochem. Pharmacol. - 2007. - V.73. -№6. - P.901-910.

74. Karoui, H. Effect of superoxide dismutase mimics on radical adduct formation during the reaction between peroxynitrite and thiols-an ESR-spin trapping study / H.Karoui, N.Hogg, J.Joseph, B.Kalyanaraman // Arch. Biochem. Biophys. -1996. - V.330. - №1. - P.l 15-124.

75. Kim, J.E. Wavelength dependent cis-trans isomerization in vision / J.E.Kim, M.J.Tauber, R.A.Mathies // Biochem. - 2001. - V.40. - №46. - P. 1377413778.

76. Klein, R.S. Analysis of compact fluorescent lights for use by patients with photosensitive conditions / R.S.Klein, V.P.Werth, J.C.Dowdy, R.M.Sayre // Photochem. Photobiol. - 2009. - V.85. - №4. - P. 1004-1010.

77. Kragh-Hansen, U. Structure and ligand binding properties of human serum albumin. / U.Kragh-Hansen // Dan Med. Bull. - 1990. - V.37. - №1. - P.57-84.

78. Krasnovsky, A. A. Jr. Photosensitization and quenching of singlet oxygen by pigments and lipids of photoreceptor cells of the retina / A. A.Krasnovsky Jr, V.E.Kagan //FEBS Lett. - 1979. - V. 108. - №1. - P. 152-154.

79. Laemmly, U.K. Cleavage of structure proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 / U.K.Laemmly // Nature. - 1970. - V.27. - № 5259. - P.680-685.

80. Lamb, T.D. Dark adaptation and the retinoid cycle of vision / T.D.Lamb, E.N.Pugh // Prog. Retin. Eye Res. - 2004. - V.23. - P.307-380.

81. Lamb, T.D. Gain and kinetics of activation in the G-protein cascade of phototransduction / T.D.Lamb // Proc. Natl. Acad.Sci. USA. - 1996. - V.93. - P.566-570.

82. Lang, K. Quenching of the triplet-state of metallophtalocyanines by dioxygen in the presence of bovine serum-albumin / K.Lang, D.M.Wagnerova, P.Engst, P.Kubat // J. Res. In. Phys. Chem. Chem. Phys. - 1994. - V.187. - №2. - P.213-221.

83. LaVail, M.M. Kinetics of rod outer segment renewal in the developing mouse retina / M.M.LaVail // J. Cell Biol. - 1973. - V.58. - P.650-661.

84. Litman, B.J. The role of docosahexaenoic acid containing phospholipids in modulating G protein-coupled signaling pathways / B.J.Litman, S-L.Niu, A.Polozova, D.C.Mitchell // J. Mol. Neurosci. - 2001. - V. 16. - P.237-242.

85. Lu, L. Increased expression of glutathione peroxidase 4 strongly protects retina from oxidative damage / L.Lu, B.C.Oveson, Y.J.Jo, T.Lauer et al. // Antioxid. Redox. Signal. - 2009.-V.ll.№ 4. -P.715-724.

86. Maeda, A. Primary amines protect against retinal degeneration in mouse models of retinopathies / A.Maeda, M.Golczak, Yu Chen, K.Okano et al. // Nat. Chem. Biol. - 2012. - V.8. - №2. - P.170-178.

87. Maeda, A. Redundant and unique roles of retinol dehydrogenases in the mouse retina / A.Maeda, T.Maeda, W.Sun, H.Zhang // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. -2007. - V.104. - P. 19565-19570.

88. Maeda, A. Role of photoreceptor-specific retinol dehydrogenase in the retinoid cycle in vivo / A.Maeda, T.Maeda, Y.Imanishi, V.Kuksa et al. // J. Biol. Chem. - 2005. - V.280. - P. 18822-18832.

89. Marshall, J. Membranous inclusions in the retinal pigment epithelium phagosomes and myeloid bodies / J.Marshall, P.L.Ansell // J. Anat. - 1971. - V.l 110. -P.91-104.

90. Mata, N. L. Rpe65 is a retinyl ester binding protein that presents insoluble substrate to the isomerase in retinal pigment epithelial cells / N.L.Mata, W.N.Moghrabi, J.S.Lee, T.V.Bui et al. // J. Biol. Chem. - 2004. - V.279. - P.635-643.

91. Mata, N.L. Biosynthesis of a major lipofuscin fluorophore in mice and humans with ABCR-mediated retinal and macular degeneration / N.L.Mata, J.Weng, G.H.Travis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000. - V.97. - P.7154-7159.

92. McBee, J. K. Isomerization of alltrans-retinol to cis-retinols in bovine retinal pigment epithelial cells: dependence on the specificity of retinoid-binding proteins / J.K.McBee, V.Kuksa, R.Alvarez, A.R. de Lera et al. // Biochem. - 2000. -V.39. - P. 11370-11380.

93. McBee, J.K. Confronting complexity: the interlink of phototransduction and retinoid metabolism in the vertebrate retina / J.K.McBee, K.Palczewski, W.Baehr, D.R.Pepperberg // Prog. Retin. Eye Res. - 2001. - V.20. - P.469-529.

94. Mieziewska, K. The interphotoreceptor matrix, a space in sight / K.Mieziewska // Microsc. Res. Tech. - 1996. - V.35. - №6. - P.463-471.

95. Moiseyev, G. RPE65 is the isomerohydrolase in the retinoid visual cycle / G.Moiseyev, Y.Chen, Y.Takahashi, B.X.Wu et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -2005,- V.102.- №.35. -P. 12413-12418.

96. Morgan, J.I. Light-induced retinal changes observed with high-resolution autofluorescence imaging of the retinal pigment epithelium / J.I.Morgan, J. J.Hunter, B.Masella, R.Wolfe et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2008. - V.49. - P.3715-3729.

97. Morgan, J.I. The reduction of retinal autofluorescence caused by light exposure / J.I.Morgan, J.J.Hunter, W.H.Merigan, D.R.Williams // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2009. - V.50. - P.6015-6022.

98. Noell, W.K. Retinal damage by light in rats / W.K.Noell, V.S.Walker, B.S.Kang, S.Berman // Invest. Ophthalmol. - 1966. - V.5 - P.450^73.

99. van Norren, D.V. Spectral transmission of the human ocular media / D.V.van Norren, J.J.Vos // Vision Res. - 1974. - V. 14. - №11. - P. 1237-1244.

100. van Norren, D. The Action Spectrum of Photochemical Damage to the Retina: A Review of Monochromatic Threshold Data / D.van Norren, T.G.Gorgels // Photochem. Photobiol. - 2011. - V.87. - P.747-753.

101. Norval, M. The effects on human health from stratospheric ozone depletion and its interactions with climate change / M.Norval, A.P.Cullen, F.R.de Gruijl, J.Longstreth et al. // Photochem. Photobiol. - 2007. - V.6. - №3. - P.232-251.

102. Palczewski, K. Rod outer segment retinol dehydrogenase: substrate specificity and role in phototransduction / K.Palczewski, S.Jager, J.Buczylko, R.K.Crouch, et al. // Biochem. - 1994. - V.33. - P. 13741-13750.

103. Pawlak, A. Action spectra for the photoconsumption of oxygen by human ocular lipofiiscin and lipofuscin extracts / A.Pawlak, M.Rozanowska, M.Zarecba, L.E.Lamb et al. // Arch. Biochem. Biophys. - 2002. - V.403. №1. - P.59-62.

104. Pawlak, A. Comparison of the Aerobic Photoreactivity of A2E with its Precursor Retinal / A.Pawlak, M.Wrona, M.Rozanowska, M. Zareba et al. // Photochem. Photobiol. B. - 2003. - V.77. - № 3. - P.253-258.

105. Pfeffer, B. The presence of a soluble interphotoreceptor retinol-binding protein (IRBP) in the retinal interphotoreceptor space / B.Pfeffer, B.Wiggert, L.Lee, B.Zonnenberg et al. // J. Cell. Physiol. - 1983. - V.l 17. - P. - 333-341.

106. Qtaishat, N.M. Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) promotes the release of all-trans retinol from the isolated retina following rhodopsin bleaching illumination / N.M.Qtaishat, B.Wiggert, D.R. Pepperberg // Exp. Eye Res. -2005. - V.81. - P.455-463.

107. Qu, X. Structure, photophysical property, and cytotoxicity of human serum albumin complexed with tris(dicarboxymethylene)[60]fullerene / X.Qu, T.Komatsu, T.Sato, O.Glatter et al. // Bioconjugate Chem. - 2008. - V.19. - P. 1556-1560.

108. Quazi, F. ABCA4 is an N-retinylidene-phosphatidylethanolamine and phosphatidylethanolamine importer / F.Quazi, S.Lenevich, R.S.Molday // Nat. Commun. - 2012. - V.26. - №3. - P.925-930.

109. Rapp, L.M. Separate mechanisms for retinal damage by ultraviolet-A and mid-visible light / L.M.Rapp, B.L.Tolman, H.S.Dhindsa // Invest. Ophthalmol. Vis. Sei. - 1990.-V.31.-P.1186-1190.

110. Ripps, H. Light to sight: milestones in phototransduction / H.Ripps // FASEB J. - 2010. - V.24. - №4. - P.970-975.

111. Ritter, E. Activity switchers of rhodopsin / E.Ritter, M.Elgeti, F.J.Bartl // Photochem. Photobiol. B. - 2008. - V.84. - P.911-920.

112. Roberts, J. E. Ocular phototoxicity / J.E.Roberts // J. Photochem. Photobiol. B. - 2001. - V.64. - №2-3. - P. 136-143.

113. Rozanowska, M. Blue light-induced reactivity of retinal age pigment. In vitro generation of oxygenreactive species / M.Rozanowska, J.Jarvis-Evans, W.Korytowski, M. E. Boulton et al. // J. Biol. Chem. - 1995. - V.270. - P. 18825-18830.

114. Rozanowska, M. Blue light-induced singlet oxygen generation by retinal lipofuscin in non-polar media / M.Rozanowska, J.Wessels, M.Boulton, J.M.Burke et al. // Free Radic. Biol. Med. - 1998. - V.24. - №7-8. - P. 1107-1112.

115. Rozanowska, M. Light-induced damage to the retina: role of rhodopsin chromophore revisited / M.Rozanowska, T.Sarna // Photochem. Photobiol. - 2005. -V.81.-P. 1305-1330.

116. Saari, J.C. Biochemistry of visual pigment regeneration: the Friedenwald lecture / J.C.Saari // Invest. Ophthalmol. Vis. Sei. - 2000. - V.41. - P.337-348.

117. Saari, J.C. Reduction of all-trans-retinal limits regeneration of visual pigment in mice / J.C.Saari, G.G.Garwin, J.P.vanHooser, K.Palczewski // Vision res. -1998. - V.38. - P.1325-1333.

118. Samiec, P.S. Glutathione in human plasma: decline in association with aging, age-related macular degeneration, and diabetes / P.S.Samiec, C.Drews-Botsch, E.W.Flagg, J.C.Kurtz et al. // Free Radic. Biol. Med. - 1998. - V.24. - №5. - P.699-704.

119. Schadel, S.A. Ligand channeling within a G-protein-coupled receptor-the entry and exit of retinals in native opsin M / S.Schadel, D.Heck, S.Maretzki, D.C.Filipek et al. // J. Bol. Chem. - 2003. - V.278. - P.24896-24903.

120. Schoenlein, R.W. The first step in vision: femtosecond isomerization of rhodopsin / R.W.Schoenlein, L.A.Peteanu, R.A.Mathies, C.V.Shank // Science. - 1991. - V.254. -P.412-415.

121. Schrarmeyer, U. Current understanding on the role of retinal pigment epithelium and its pigmentation / U.Schrarmeyer, K.Heimann // Pigment Cell Res. -1999.-V.l2. -P.219-236.

122. Shaw, N.S. Interphotoreceptor retinoid-binding protein contains three retinoid binding sites / N.S.Shaw, N.Noy // Exp. Eye Res. - 2001. - V.72. - P. 183-190.

123. Shumaev, K.B. Globins and other nitric oxide-reactive proteins. Dinitrosyl iron complexes bound with hemoglobin as markers of oxidative stress / K.B.Shumaev, O.V.Kosmachevskaya, A.A.Timoshin, A.F.Vanin et al. // Meth. Enzymol. - 2008. -V.436. - P.441-457.

124. Schneider, B.G. Electron microscopic immunocytochemistry of interstitial retinol-binding protein in vertebrate retinas. / B.G.Schneider, D.S.Papermaster, G.I.Liou et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1986. - V.27. - P.679-688.

125. Sivaprasadarao, A. The interaction of retinol-binding protein with its plasma-membrane receptor / A.Sivaprasadarao, J.B.Findlay // Biochem J. - 1988a. -V.255. - P.561-569.

126. Sivaprasadarao, A. The mechanism of uptake of retinol by plasmamembrane vesicles / A.Sivaprasadarao, J.B.Findlay // Biochem J. - 1988b. -V.255.-P.571-579.

127. Sliney, D. Exposure geometry and spectral environment determine photobiological effects on the human eye / D.Sliney // Photochem. Photobiol. - 2005. -V. 81. - P.483-489.

128. Sliney, D. H. Photoprotection of the eye-UV radiation and sunglasses / D.H.Sliney//J. Photochem. Photobiol. B. - 2001. - V.64. - P. 166-175.

129. Sliney, D.H. How light reaches the eye and its components / D.H.Sliney // Int. J. Toxicol. - 2002. - V.21. - №6. - P.501-509.

130. Smith, H.G. The isolation and purification of osmotically intact discs from retinal rod outer segments / H.G.Smith, G.W.Stubbs, B.J.Litman // Exp.Eye Res. -1975. - V.20. - P.211-217.

131. Solley, W.A. Retinal phototoxicity / W.A.Solley, Jr.P.Sternberg // Int. Ophthalmol. Clin. - 1999. - V.39. - №2. - P. 1-12.

132. Sparrow, J.R. Phospholipid meets all-trans-retinal: the making of RPE bis-retinoids / J.R.Sparrow, Y.Wu, C.Y.Kim, J.Zhou // J. Lipid Res. - 2010. - V.51. №2. -P.247-261.

133. Strauss, O. The Retinal Pigment Epithelium in Visual Function / O.Strauss // Physiol. Rev. - 2005. - V.85. - №3. - P.845-881.

134. Truscott, T.G. The in vitro photochemistry of biological molecules - III. Absorption spectra, lifetimes and rates of oxygen quenching of the triplet states of b-carotene, retinal and related polyenes / T.G.Truscott, E.J.Land, A.Sykes // Photochem. Photobiol. - 1973,-V. 17,-P.43-51.

135. Tsina, E. Physiological and Microfluorometric Studies of Reduction and Clearance of Retinal in Bleached Rod Photoreceptors / E.Tsina, C.Chen, Y.Koutalos, P.Ala-Laurila et al. // J. Gen. Physiol. - 2004. - V.124. - P.429-443.

136. Tso, M.O. Effect of photic injury on the retinal tissues / M.O.Tso, B.J.Woodford // Ophthalmology. - 1983. - V.90. - №8. - P.952-963.

137. Ueda, J. Singlet oxygen-mediated hydroxy 1 radical production in the presence of phenols: whether DMPO-*OH formation really indicates production of *OH? // J.Ueda, K.Takeshita, S.Matsumoto, K.Yazaki et al. // Photochem. Photobiol. A. -2003.-V.77. -№2.-P.165-170.

138. Vandewoude, M.F. Vitamin E status in a normal population: the influence of age / M.F. Vandewoude, M.G. Vandewoude // J. Am. Coll. Nutr. - 1987. - V.6. - №4. -P.307-311.

139. Vasquez-Vivar, J. Generation of superoxide from nitric oxide synthase / J.Vasquez-Vivar, B.Kalyanaraman 11 FEBS Lett. - 2000a. - V.481. - №3. - P.305-306.

140. Vasquez-Vivar, J. Mitochondrial aconitase is a source of hydroxyl radical. An electron spin resonance investigation / J.Vasquez-Vivar, B.Kalyanaraman, M.C.Kennedy // J. Biol. Chem. - 2000b. - V.275. - №19. - P. 14064-14069.

141. Vos, J.J. A theory of retinal burns / J.J.Vos // Bull. Math. Biophys. - 1962. - V.24.-P.115-128.

142. Weng, J. Insights into the function of Rim protein in photoreceptors and etiology of Stargardt's disease from the phenotype in ABCR knockout mice / J.Weng, N.L.Mata, S.M.Azarian, R.T.Tzekov et al. // Cell. - 1999. -V.98. - P. 13-23.

143. Wielgus, A.R. Retinal photodamage by endogenous and xenobiotic agents / A.R.Wielgus, J.E.Roberts // Photochem. Photobiol. - 2012. - V.88. - №6. - P. 13201345.

144. Wilkinson, F. Mechanism of quenching of triplet states by molecular oxygen: Biphenyl derivatives in different solvents / F.Wilkinson, A.A.Abdel-Shafi // J.Phys.Chem. - 1999. - V.103. - №28. - P.5425-5435.

145. Wu, G. Phospholipid asymmetry and transmembrane diffusion in photoreceptor disc membranes / G.Wu, W.L.Hubbel // Biochemistry. - 1993. - V.32. -P.879-888.

146. Wu, J. Photochemical damage of the retina / J.Wu, S.Seregard, P.V.Algvere // Surv Ophthalmol. - 2006. - V.51. - №5. - P.461-481.

147. Young, R.W. Biogenesis and renewal of visual cell outer segment membrane / R.W.Young // Exp. Eye Res. - 1974. - V. 18. - P.215-222.

148. Young, R.W. Participation of the retinal pigment epithelium in the rod outer segment renewal process / R.W.Young, D.Bock // J. Cell Biol. - 1969. - V.42. -№2. - P.392-403.

149. Young, R.W. Visual cells and the concept of renewal / R.W.Young // Invest. Ophthalmol. - 1976. - V.15. - P.700-725.