Lecture #5. Vertebrate visual pigments 2/7/13. HW #3. There are two things on the assignment page: Assign#3.pdf which has the homework problems HumanGreenRedCones.xlsx which is a spreadsheet you can use for one of the problems
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HW #3 • There are two things on the assignment page: • Assign#3.pdf which has the homework problems • HumanGreenRedCones.xlsx which is a spreadsheet you can use for one of the problems • I think I turned on online submissions but you don’t have to use that
Today’s topics • Visual pigments and opsin genes • Opsin gene classes and diversity in vertebrates • Primates: di- and trichromacy
What is a visual pigment? • Opsin protein surrounding and bound to 11-cis retinal • Transmembrane protein • Contained in the membrane • G protein coupled receptor • Turns on a G protein
Excited state - stays as metaII Eventually the excited state decays All trans retinal dissociates, leaving opsin Opsin recombines with new 11cis retinal
Sequences for human green and red opsin genes are VERY similar HumanGreen MAQQWSLQRLAGRHPQDSYEDSTQSSIFTYTNSNSTRGPFEGPNYHIAPRWVYHLTSVWM 60 HumanRed MAQQWSLQRLAGRHPQDSYEDSTQSSIFTYTNSNSTRGPFEGPNYHIAPRWVYHLTSVWM 60 ************************************************************ HumanGreen IFVVIASVFTNGLVLAATMKFKKLRHPLNWILVNLAVADLAETVIASTISVVNQVYGYFV 120 HumanRed IFVVTASVFTNGLVLAATMKFKKLRHPLNWILVNLAVADLAETVIASTISIVNQVSGYFV 120 **** *********************************************:**** **** HumanGreen LGHPMCVLEGYTVSLCGITGLWSLAIISWERWMVVCKPFGNVRFDAKLAIVGIAFSWIWA 180 HumanRed LGHPMCVLEGYTVSLCGITGLWSLAIISWERWLVVCKPFGNVRFDAKLAIVGIAFSWIWS 180 ********************************:**************************: HumanGreen AVWTAPPIFGWSRYWPHGLKTSCGPDVFSGSSYPGVQSYMIVLMVTCCITPLSIIVLCYL 240 HumanRed AVWTAPPIFGWSRYWPHGLKTSCGPDVFSGSSYPGVQSYMIVLMVTCCIIPLAIIMLCYL 240 ************************************************* **:**:**** HumanGreen QVWLAIRAVAKQQKESESTQKAEKEVTRMVVVMVLAFCFCWGPYAFFACFAAANPGYPFH 300 HumanRed QVWLAIRAVAKQQKESESTQKAEKEVTRMVVVMIFAYCVCWGPYTFFACFAAANPGYAFH 300 *********************************::*:*.*****:************.** HumanGreen PLMAALPAFFAKSATIYNPVIYVFMNRQFRNCILQLFGKKVDDGSELSSASKTEVSSVSS 360 HumanRed PLMAALPAYFAKSATIYNPVIYVFMNRQFRNCILQLFGKKVDDGSELSSASKTEVSSVSS 360 ********:*************************************************** HumanGreen VSPA 364 HumanRed VSPA 364 **** Differ by 15 AA
Why opsins are so cool • You can grow cells that express ANY opsin protein you want • You can add 11-cis retinal and purify the protein + 11-cis retinal
Why opsins are so cool • You can grow cells that express ANY opsin protein you want • You can add 11-cis retinal and purify the protein • You can measure the absorption spectrum for that visual pigment + 11-cis retinal
A F A 535 nm 565 nm S Y T F261Y=+10 nm A269T=+14 nm A164S=+2 nm Human red and green opsins These 3 AA explain most of the shift between red and green opsin genes