TWOJA PRZEGLĄDARKA JEST NIEAKTUALNA.
Wykryliśmy, że używasz nieaktualnej przeglądarki, przez co nasz serwis może dla Ciebie działać niepoprawnie. Zalecamy aktualizację lub przejście na inną przeglądarkę.
Na czym polega mechanizm kwantowego widzenia? Zjawisko to bada prof. Tadeusz Andruniów z Wydziału Chemicznego, którego publikacja ukazała się niedawno w prestiżowym czasopiśmie Nature Chemistry.
Profesor prowadzi badania wykorzystując zaawansowane metody kwantowo-chemiczne (CASPT2) i mechaniki klasycznej (MM). Współpracuje przy tym z naukowcami z uniwersytetów w Strasburgu (Francja) i Bowling Green (USA).
Chemia widzenia
– Foton padający na siatkówkę oka człowieka jest absorbowany przez jeden z ok. 126 mln fotoreceptorów, wśród nich jest około 120 mln pręcików i około 6 mln czopków. Pręciki umożliwiają widzenie czarno-białe przy ograniczonym oświetleniu. Czopki natomiast są odpowiedzialne za widzenie i rozróżnianie barw w silnym oświetleniu – wyjaśnia prof. Andruniów z Katedry Inżynierii i Modelowania Materiałów Zaawansowanych PWr.
Impuls nerwowy przekształcany w mózgu we wrażenie wzrokowe powstaje w wyniku fotochemicznych reakcji zachodzących w barwnikach wzrokowych znajdujących się w zewnętrznych segmentach fotoreceptorów. W przypadku pręcików jest to rodopsyna.
– Rodopsynę cechuje wysoka wrażliwość na niebieskozielone światło. Kluczową reakcją fotochemiczną, od której rozpoczyna się proces widzenia, jest fotochemiczna reakcja izomeryzacji chromoforu rodopsyny – tłumaczy naukowiec.
Fenomen rodopsyny
Dodaje, że ponieważ ta reakcja przebiega w ok. 200 femtosekund i jest jedną z najszybszych znanych reakcji w przyrodzie, niezwykle trudno zbadać ją metodami eksperymentalnymi. Dlatego, żeby zobaczyć, co dzieje się w białkach i na czym polega fenomen rodopsyny, korzysta z zaawansowanych metod obliczeniowych.
– Wykazaliśmy, że rozszczepienie populacji rodopsyny jest modulowane poprzez oddziaływania elektrostatyczne w białku, a tym samym może wpływać na wydajność kwantową poprzez zmiany w sekwencji aminokwasów budujących białko – mówi prof. Andruniów.
– Opisaliśmy to zjawisko od strony teoretycznej, teraz czekamy aż inni naukowcy potwierdzą eksperymentalnie nasze hipotezy. Nasze wyliczenia mogą znaleźć zastosowanie np. przy projektowaniu analogów rodopsyny do wykorzystania w optogenetyce – innowacyjnej technologii, która umożliwia kontrolę aktywności neuronalnej za pomocą światła. Terapia optogenetyczna rok temu wykorzystana została do częściowego przywrócenia wzroku pacjentowi w chorobie neurodegeneracyjnej – dodaje naukowiec z Politechniki Wrocławskiej.
