راز چگونگی دیدن رنگها کشف شد

دانشمندان تاکنون به طور کامل نمی دانستند چگونه حیوانات رنگها را می بینند چرا که رنگدانه های بصری در چشم های آنها شامل کروموفورهای کاملا شبیه به هم (بخش جذب نور مولکولها) می باشند اما با این حال می توانند طول موج های مختلف نور را جذب کنند.

همه حیوانات دارای کروموفور شبکیه ای (آلدئید ویتامین آ) می باشند و بسته به پروتئین های گیرنده نور (اوپسین ها) مرتبط با این کروموفورها، همان مولکول می تواند طیفی از رنگها را از آبی و حتی فرابنفش تا قرمز جذب کند.

اینکه چگونه یک تک مولکول می تواند این کار را انجام دهند تا کنون یک راز بود.

اکنون محققان به سرپرستی پروفسور “بابک برهان” از دانشگاه دولتی میشیگان سعی کرده اند سازوکاری را شناسایی کنند که در آن اوپسین ها طیف جذب نور کروموفور شبکیه ای را تغییر می دهند.

این پژوهشگران تلاش های خود را بر روی رنگدانه ای متمرکز کردند که در سلول های گیرنده نور شبکیه انسان یافت می گردد. این رنگدانه “رودوپسین” نام دارد و حاوی اوپسین و اجزای کروموفور است.

یکی از مهمترین نظریه ها دربارهٔ چگونگی عملکرد شبکیه این است که این قسمت از چشم در یک انتها دارای شارژ بسیار مثبت است از این رو می تواند این شارژ الکترواستاتیکی را در سراسر مولکول کروموفور توزیع کند این امر می تواند آن را به جذب طول موج های بلند تر در انتهای طیف قرمز قادر سازد.

نظریه دیگر این است که یک تغییر در شکل ترکیب کروموفور- اوپسین می تواند توانایی های جذب را تغییر دهد.

به گفته برهان مشکلات آزمایش این نظریه، دشواری کار با رنگدانه های بصری است.

از این رو برهان و همکارانش از پروتئین اتصال رتینول سلولی انسان  (hCRBPII)استفاده کردند. این یک پروتئین روده ای است که به رتینول می چسبد که بسیار به شبکیه ای نزدیک است  و به راحتی دچار جهش می گردد.

این محققان اول جهشی را در (hCRBPII)ایجاد کردند تا بتواند به شبکیه بچسبد.

سپس توزیع بار الکترواستاتیکی بر روی مولکول شبکیه ای را با جایگزینی اسید آمینه در منطقه ای که شبکیه برای اتصال به (hCRBPII)استفاده می کند به روش های مختلف تغییر دادند از این رو گستره ای از پروتئین های رنگدانه ای را تولید کردند.

این گروه سپس از روش اسپکتروفتومتری برای مقایسه نور وارد و خارج شده از پروتئین استفاده کردند تا تعیین کنند کدام طول موج جذب می گردد.

با استفاده از این راهبرد محققان توانستند اثبات کنند نظریه توزیع بار الکترواستاتیکی درست است و بروز هیچ تغییر شکلی لازم نیست.

تحقیق تازه و جانبی دیگر تولید ۱۱ رنگدانه مصنوعی تازه است که می توان از آنها برای مطالعه ردیابی پروتئین ها یا انواع سلولی و همچنین دیگر کاربردهای ممکن از جمله رنگهای غذا استفاده کرد.

یکی از این رنگدانه های تازه می تواند طول موج قرمز ۶۴۴ نانومتری را جذب کند که از نظریه حداکثر توان جذب طول موج شبکیه (۵۶۰نانومتر) بالاتر و نزدیک به طول موج فروسرخ (۷۵۰ نانومتر) است.

نتایج این تحقیقات در نشریه ساینس انتشار یافته است.