15 Fototransducao

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FOTOTRANSDUÇÃO 
MODELO DE TRANSMISSÃO DO SINAL ATRAVÉS DE 
MEMBRANAS CELULARES 
 
A. Rocha-Sousa 
 
 
Integrada nas Provas de Aptidão Pedagógica e Capacidade 
Científica apresentadas a 28 de junho de 2001 à Faculdade de 
Medicina da Universidade do Porto 
 
Correspondência: 
 
A. Rocha-Sousa 
Serviço de Fisiologia 
Faculdade de Medicina da Universidade do Porto 
Al. Prof. Hernâni Monteiro 
4200-319 Porto 
Portugal 
Email: arsousa@med.up.pt 
 
 
 
 
Resumo: 
 
 
 
 A fototransdução é um exemplo elucidativo do papel das proteínas 
estruturais de membrana e dos segundos mensageiros celulares na transdução 
celular do sinal extracelular. Integra os mecanismos de modulação celular, pelo 
cálcio (Ca2+) e a regulação dos níveis de GMPc por proteínas reguladoras. Tais 
fenómenos são modificados conforme o meio está ou não iluminado (fotópico, 
escotópico). 
 No presente artigo, o autor apresenta a fototransdução como um modelo 
de integração do sinal extracelular, incluindo a descrição dos fenómenos que a 
complementam, como a hiperpolarização do fotorreceptor e a sua regulação. 
 
Abstract: 
 
 
 
 Phototransdution is an example of the structural proteins and second 
messenger’s role in the transudation of the extracellular signal. It involves the 
Calcium and cGMP cellular modulation mechanisms by some regulatory 
proteins. 
Phototransdution is regulated by a conjunct of proteins involved in the signal 
transmission and intracellular modulation, modified as the background is 
illuminated or not (photopic and scotopic). 
The cellular transmission of the light signal is in the basis of all visual process. 
In this article phototransduction is presented as a model of cellular signal 
transduction. Also we do a review of the other different phenomena that take 
place in the photoreceptor as a consequence of phototransduction, its 
hyperpolarization and the related regulation mechanisms. 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 A fototransdução é um fenómeno de transmissão do sinal foto-químico 
envolvendo proteínas de membrana, sistemas de 2º mensageiros e por fim 
uma forma diferente de transmissão do potencial eléctrico celular. Ao contrário 
do esquema clássico de transmissão do sinal eléctrico em células polarizadas, 
estamos aqui perante uma célula permanentemente despolarizada, ou melhor 
com uma corrente eléctrica intracelular constante ocorrendo a transmissão do 
sinal durante a interrupção desta mesma corrente. A presença de uma corrente 
eléctrica conduz à libertação do neurotransmissor, enquanto a sua interrupção 
o inibe promovendo a transmissão do sinal luminoso. 
 A fototransdução é um exemplo elucidativo do papel das proteínas 
estruturais de membrana e dos segundos mensageiros celulares na transdução 
celular do sinal extracelular. São apresentados os mecanismos de modulação 
celular, pelo cálcio (Ca2+) e a regulação dos níveis de GMPc por de proteínas 
reguladoras, moduladas pelos mesmos. Trata-se de um conjunto de proteínas 
reguladoras da transmissão do sinal e sua modulação intracelular, com 
diferentes variações conforme o meio está ou não iluminado (fotópico, 
escotópico). 
 Tentaremos efectuar a integração destas funções celulares durante o 
decorrer de um fenómeno que está na base da visão, a transdução celular do 
sinal luminoso. 
ORGANIZAÇÃO CELULAR DA RETINA 
 
O desenvolvimento da retina 
 
 A retina nervosa constitui uma extensão externa do diêncefalo, sendo o 
nervo óptico um feixe nervoso que conecta a retina com os outros centros 
nervosos, não apresentando características de nervo periférico. O olho humano 
desenvolve-se a partir das vesículas prosencefálicas laterais geradas durante a 
terceira semana de desenvolvimento. Estas vesículas aumentam 
progressivamente, inicialmente nas suas superfícies dorsais e laterais e 
formam a tacícula óptica, composta de duas paredes, com orientação latero-
ventral. A cavidade no interior das duas paredes representa a continuação da 
cavidade do tubo neural, tornando-se no entanto uma cavidade virtual, 
aquando da obliteração desta comunicação no pedículo óptico. Este espaço 
subretiniano mantêm-se virtual durante toda a vida, excepto em situações de 
descolamento de retina em que se torna real. 
 A retina desenvolve-se a partir do neuroepitélio pseudo-estratificado, 
cujas células finas e altas percorrem toda a sua espessura, atingindo a 
superfície interna e externa. Dentro das células deste epitélio os núcleos 
migram para a superfície ventricular, dando-se as divisões celulares a este 
nível. Algumas destas células param o processo de divisão e iniciam a 
diferenciação originando um dos vários 
tipos celulares nervosos ou gliais da retina 
madura. As primeiras células diferenciadas 
são as células ganglionares, que 
constituem a camada mais próxima da 
superfície vítrea. No que respeita à 
formação de sinapses esta inicia-se nos 
fotorreceptores, constatando-se que o 
desenvolvimento sináptico não se processa 
na sequência do aparecimento das células 
diferenciadas. 
 Progressivamente a estrutura histológica da retina continua a 
individualizar-se com a formação de 3 camadas de células com os corpos 
MLI 
FNO 
C.G 
CPI 
CNI 
CPE 
CNE 
MLE 
SI 
SE 
EP 
Figura 1- Divisão histológica da retina. Corte em
microscopia de luz: EP- epitélio pigmentado; SE,
segmento externo dos fotrreceptores; SI, segmento
internos dos fotorreceptores; MLE, membrana
limitante externa; CNE, camada nuclear externa;
CPE, camada plexiforme externa; CNI, camada
nuclear interna; CPI, camada plexiforme interna;
CG camada das células ganglionares; FNO,
camada das fibras do nervo óptco; MLI. membrana
limitante interna. Adaptado de Cohen, 1992. 
celulares (camada nuclear interna, nuclear externa e das células ganglionares) 
e camadas intermédias que constituem as sinapses. (plexiforme interna e 
plexiforme externa). 
 Histologicamente a retina fica finalmente formada por 10 camadas, que 
se estendem desde o epitélio pigmentado até à membrana limitante interna, 
interface com a membrana hioloideia posterior do vítreo. (figura 1)(Cohen, 
1992). 
 
Os fotorreceptores 
 
Na camada de fotorreceptores identificámos 4 tipos diferentes de células 
caracterizadas pela sua forma, distribuição espacial, características 
bioquímicas e capacidade de absorção de luz de diferentes comprimentos de 
onda. Estes tipos celulares agrupam-se em dois tipos de fotorreceptores, os 
cones e os bastonetes. 
Os bastonetes são células com uma sensibilidade espectral maior para a 
luz azul-verde com um pico de sensibilidade localizada nos 500 nm de 
comprimento de onda de luz. A presença de um só tipo de bastonetes não é 
universal. Há répteis com dois tipos de bastonetes sensíveis respectivamente 
ao azul e ao verde (Walls, 1934; Liebman e Entire, 1968). 
 Os cones dividem-se, nos primatas, em 3 tipos celulares diferentes 
designados por curto, médio e longo comprimento de onda. As sensibilidade de 
maior absorção de luz situam-se nos 420 nm para os cones de curto 
comprimento de onda (cones azuis) (De Monasterio e col., 1981; Szel e col., 
1988), 531 nm para os de médio comprimento 
de onda (cones verde) e 558 nm para os de 
longo comprimento de onda (cones vermelhos) 
(Marc e Sperling, 1977; Gouras, 1986) (figura 2). 
 A existência de 3 tipos de cones não é 
universal no reino animal. A maioria dos 
mamíferos possuem dois tipos de cones 
(dicromatas), havendo no entanto alguns peixes 
que possuem 5 tipos diferentes de 
Figura 2- Absorvância média dos quatro
pigmentos visuais humanos. Circulos
fechados-bastonetes (496 nm); quadrados-
conesazuis (419 nm); triangulos-cones
verdes(531 nm); circulos abertos-cones
vermelhos (558 nm).; linhas a cheio- curvas
calculadas com o uso de um nomograma
Adaptado de Dartnall HJA et col.
Microspectrophotometry of human
photoreceptors: in Molon Jd, Sharpe L.T.
eds. Color Vision, 1983, copyright by
Academic Press, Inc [London] Ltd 
fotopigmentos (Bowmaker e col., 1991; Hisatomi e col. 1997). A sensibilidade 
espectral está directamente correlacionada com o fotopigmento presente no 
segmento externo do fotorreceptor. Trata-se da rodopsina nos bastonetes e 
das opsinas dos cones. O quinto pigmento de comprimento de onda 
intermédio médio-curto (MS) tem um espectro de absorção de 452 nm e 
encontra-se distribuído em células com forma de bastonete (Hisatomi e col., 
1998). Os vários fotopigmentos têm uma origem comum, derivam duma 
molécula ancestral que originou dois grupos de pigmentos, um de curto e outro 
de longo comprimento de onda e estes posteriormente originaram as moléculas 
existentes ao longo da filogenia (Takanuga e col., 1999). 
 
Subdivisão celular dos fotorreceptores 
 
 Os fotorreceptores dividem-se em 4 porções subcelulares. O segmento 
externo, o segmento interno, o corpo e o pedículo celular (Cohen, 1972). O 
segmento externo é constituído por um conjunto de discos derivados da 
membrana celular impregnados de fotopigmentos responsáveis pela 
fototransdução. 
 Nos meados do século passado Schultze dividiu os fotorreceptores em 
cones e bastonetes conforme a forma do segmento externo, sendo semelhante 
a um bastão nos bastonetes e cónica nos cones. Apesar destas características, 
existem espécies em que esta distinção não é fácil, podendo mesmo, em 
algumas tornar-se impossível. 
Os segmentos externos são compostos por um conjunto de discos 
membranares resultantes do pregueamento da membrana celular em 
sucessivas camadas. Este processa-se mantendo a comunicação entre os 
espaços membranares e o espaço extracelular. 
Há diferenças entre a 
estrutura dos discos membra-nares 
dos bastonetes e dos cones (figura 
3). 
 No bastonete os discos 
membranares estão rodeados por 
uma membrana celular contínua 
que se interrompe na base. O 
perímetro dos bastonetes é 
interrompido por uma ou mais 
incisuras que penetram em 
direcção ao centro do disco 
membranar. As ansas membra-
nares estão unidas na sua porção 
lateral por uma estrutura designada 
por anel membranar (rim), existindo 
elementos fibrosos externos que unem os anéis membranares à membrana 
celular adjacente (Roof e Henser, 1982;Usukura e Yamada,1981; Fetter e 
Corless, 1987). 
As membranas dos discos intercalares encontram-se impregnadas de 
fotopigmento iniciando-se aí o processo de fototransdução. Os fotopigmentos 
são proteínas estruturais que para serem extraídos das membranas celulares 
requerem o uso de detergentes. Esses constituem mais de 50% das proteínas 
estruturais destas membranas celulares (Papermaster e Dreyer, 1974). 
 O segmento interno separa-se do externo por um estrangulamento. 
Imediatamente abaixo e numa posição excêntrica situa-se o corpo basal do 
qual se origina o pedículo ciliar, composto por 9 pares de microtúbulos. Este 
continua-se excentricamente no segmento externo. Mais internamente o 
segmento interno possui uma acumulação basal de organelos celulares, com 
grande abundância em mitocôndrias (Cohen, 1992). 
 O segmento interno continua-se com o corpo celular (que aloja o núcleo 
celular) e a terminação sináptica. O primeiro situa-se na camada nuclear 
externa da retina, enquanto o segundo é constituinte da camada plexiforme 
externa. A terminação sináptica é especializada na sua forma conforme 
Segmento 
externo 
Segmento 
externo 
Discos livres 
Membrana 
plasmática 
Membrana
pregueada 
Segmento 
Interno 
Terminação 
sináptica 
Cílio 
Cílio 
BASTONETE CONE 
Figura 3- Constituição e diferenças entre a estrutura do cone e
do bastonete. Compostos por segmento externo, interno e
terminação sináptica. O segmento externo é envolvido por uma
membrana interrompida na base no bastonete, enquanto do
cone esta membrana mantém a comunicação com o exterior.
Adaptado de Berne e Levi. Ed. Physiology ,2000. 
consideramos os cones ou os bastonetes (Dowling, 1966; Kolb, 1970). Nos 
cones a terminação sináptica designa-se por pedículo, é grande, cónica, com 
uma porção terminal achatada de 8-10 µm, dispondo-se paralelamente na 
camada plexiforme externa. Em contraste, nos bastonetes, designam-se por 
esférulas e são pequenas porções alargadas da terminação dos axónios com 
cerca de 5 µm de diâmetro. As esférulas encontram-se agrupadas entre e 
acima dos pedículos dos cones (Alnelt e col., 1990). Em ambos as terminações 
estão preenchidas com pequenas vesículas sinápticas. 
 Na retina os fotorreceptores estabelecem sinapses com as células 
bipolares e horizontais, e as primeiras, por sua vez, com as células 
ganglionares, cujos axónios formam o nervo óptico. A forma como essa 
sinapse é efectuada varia conforme nos referimos aos cones ou aos 
bastonetes (Dowling, 1970). 
 
 
TRANSDUÇÃO MEMBRANAR DO SINAL LUMINOSO 
 
 Para explanação dos mecanismos relacionados com a transdução do 
sinal luminoso ao longo da membrana citoplasmática passaremos a descrevê-
la nos bastonetes. A razão para esta opção tem a ver com o grande 
conhecimento do processo neste fotorreceptor, o conhecimento da estrutura da 
rodopsina, fotopigmento visual, e com a identificação de grande homologia 
entre este e o desenvolvido nos cones. Há, de facto homologia entre as vias 
metabólicas da fototransdução dos cones e dos bastonetes (Takunaga e col., 
1999). 
 Anteriormente referimo-nos à estrutura histológica dos bastonetes, 
descrevendo-os como compostos pelo segmento externo, pelo interno, corpo 
celular e terminação sináptica. A sua função essencial é a transdução do sinal 
visual (luminoso) em sinal eléctrico que se faz especificamente no segmento 
externo e interno do fotorreceptor. 
 
Potencial de repouso do fotorreceptor 
 
 Na maior parte dos neurónios em repouso há a geração de um potencial 
de membrana hiperpolarizador e consequente inibição da libertação de 
neurotransmissor na fenda 
sináptica. O bastonete tem um 
mecanismo diferente de 
transmissão do sinal nervoso 
ao na sinapse. Na verdade, o 
fotorreceptor é uma célula que 
está constantemente despolar-
izada, ou melhor, que é cons-
tantemente atravessada por 
uma corrente eléctrica posi-
tiva, resultante da abertura 
constante dos canais de sódio 
(Na+) no segmento externo, da 
existência de uma bomba de 
Na+ no segmento interno e da 
existência de uma bomba de 
Na+/K+,Ca2+ no segmento externo do fotorreceptor. Todas estes estruturas 
membranares estão situadas ao nível da menbrana celular. A célula está 
constantemente despolarizada com um potencial de membrana que se 
aproxima de - 40 mV. Na membrana celuar d segmento interno os canais de K+ 
voltagem dependentes permitem a saída de K+ com consequente contributo 
para o estabelecimento da corrente de cargas positivas intracelulares. A bomba 
de Na+ aqui existente está a excretar Na+ do interior da célula. Durante a 
estimulação luminosa dá-se a interrupção desta corrente com descida do 
potencial do fotorreceptor, que se aproxima do potencial de equilíbrio do K+ (-
75 mV), com consequente inibição da libertação de glutamato e transmissão do 
sinal à célula bipolar (Copenhagen e Jahr,1989) (figura 4). 
 Para que esta transmissão se efectue é fundamental o encerramento 
dos canais de Na+ que se encontram normalmente abertos no segmento 
externo do fotorreceptor. Estes não se tratam decanais simples de Na+, mas 
sim de canais de Na+ ou Ca2+, ião importante na regulação do processo de 
fototransdução. 
Segmento externo Segmento interno
LUZ 
ESCURO 
Figura 4. Fenómenos associados à fototransdução no
fotorreceptor. No escuro os canais de Na+ dependentes do
GMPc localizados no segmento externo estão abertos,
dando-se a extrusão de Na+ e Ca2+ pelas bombas de
Na+/K+ do segmento interno e pelas bombas de
Na+/K+,Ca2+ do segmento externo. Durante a estimulação
luminosa dá-se o encerramento dos canais de Na+ por
diminuição do GMPc intracelular conduzindo há
hiperpolarização do bastonete. Adaptado de Cohen 1992. 
 Os canais de Na+ do segmento externo do fotorreceptor são 
dependentes do GMPc (Yau e Baylor, 1989; Yau, 1994). A sua diminuição 
conduz ao encerramento desses canais. 
 Para a compreensão do processo de que resulta a diminuição do GMPc 
vamos analisar a processo pelo qual a energia luminosa é convertida numa via 
metabólica conducente à diminuição dos níveis de GMPc. 
 
Fotoquímica da transdução do sinal luminoso 
 
 Inicialmente cada fotão atravessa todas as camadas celulares da retina 
até atingir o segmento externo do fotorreceptor. Este está em intima ligação 
com o epitélio pigmentado da retina, com funções nutritivas e reguladoras 
metabólicas. A transdução do sinal está dependente desta ligação e da 
existência de rodopsina nos discos membranosos do bastonetes. 
 A rodopsina resulta da junção de uma proteína estrutural dos discos 
membranares, a opsina, que se dispõe assimetricamente na bicamada 
fosfolipídica, e de um cromóforo, o retinaldeído, envolvido no interior da 
membrana pela estrutura secundária da mesma proteína. A sua estrutura 
secundária consiste em 7 segmentos helicoidais α com três ansas 
citoplasmáticas e três ansas dispostas nos discos intramembranares. (figura 5). 
 
 
 
 
CITOPLASMA 
 
Lumen do disco 
 
CITOPLASMA 
CITOPLASMA 
INTERIOR 
DO 
DISCO 
Figura 5- A-Orientação linear da sequência da opsina em relação ao disco membranar. Observam-se-se 7 regiões em hélice α, que
atravessam a membrana citoplasmática, resultando 3 ansas citoplasmáticas e 3 ansas no lumen do disco membranoso. 
B-Disposição da rodopsina em relação à membrana celular. As ansas helicoidais estão a rodear o cromoforo, o 11-cis-retinaldeído.
Adaptado de Dratz EA, Hargrave PA: Trends Biochem. Sci. 8:128, 1983. 
 
MEMBRANA 
A B
As suas ansas citoplasmáticas podem ligar-se à transducina (Blasynski e 
Ostroy, 1984). 
 A opsina é formada a partir da síntese proteica no ribossómico, sendo 
glicosilada no aparelho de Golgi com adição de 2 cadeias de oligossacarídeos. 
Posteriormente algumas serinas e treoninas são fosforiladas pelas cínases da 
rodopsina, conferindo-lhe afinidade para a arrestina, proteína importante na 
interrupção do processo de fototransdução (Cohen, 1992). 
 Nos cones os fotopigmentos são menos abundantes e estáveis pelo que 
a sua identificação se tornou mais difícil. Trata-se de 3 cadeias proteicas com 
grande homologia, entre si e com a rodopsina, e com picos de absorção das 
radiações correspondentes ao verde, ao vermelho e ao azul. As moléculas com 
maiores semelhanças estruturais são as opsinas verdes e vermelhas. Estas só 
diferem em 4% dos amino-ácidos na sua estrutura primária (Nathans e col., 
1986). 
O estudo dos fenómenos retinianos desencadeados pela estimulação 
luminosa iniciou-se no século XIX, com a verificação da perda da cor da retina 
aquando da sua estimulação (Kuhne, 1879). 
A rodopsina, responsável pela conversão da energia luminosa em 
energia química, é activada por um fotão, o que conduz à sua isomerização cis-
trans (Alpern, 1971). 
Ao atingir a cis-rodopsina o fotão conduz à sua fotoisomerização e 
formação do primeiro 
componente da via 
metabólica designado 
de batorrodopsina. To-
dos os produtos das 
reacções seguintes 
encontram-se na for-ma 
trans e a estimu-lação 
luminosa deixa de ser 
necessária a partir deste 
primeiro passo, já que a 
conversão da batrodo-
Bastonete 
11-trans retinal 
11-cis retinal 
Luz Luz cromoforo
rodopsina 
Corrente 
escura 
cilio Memb. 
S. E. 
Figura 6-A-Na ausência de estimulação luminosa os canais de Na+/K+ do segmento 
externo encontram-se abertos estabelecendo-se uma corrente de Na+ e Ca2+ entre o 
segmento externo e o interno. 
B- Durante a estimulação luminosa verifica-se activação da rodopsina com 
formação da metarrodopsina II (R*). C- Nesta fase dá-se a isomerização do 11-cis-
retinal em 11 trans-retinal.. Adaptado de Palczeweski et. Col; Bioessay2000;:22. 
337-350. 
SE 
SI 
N 
S 
psina em luminorrodopsina e metarrodopsina I,II,II é puramente térmica. As 
diferenças entre estas moléculas prenem-se com a sua estrutura secundária e 
terciária (Strier, 1986, 1991; Pugh e Lamb, 1993; Liebman, 1987). A duração 
destas reacções é da ordem dos picosegundos. Cerca de 60% da energia do 
fotão estimulante foi absorvida na mudança de configuração cis-trans (Cooper, 
1979; Schick e col., 1987) (figura 6). Nesta altura a rodopsina está decomposta 
em opsina e trans-retinaldeído (Schoenlein e col., 1991). Seguidamente o 
trans-retinaldeido será isomerizado em cis-retinaldeido, no epitélio pigmentado, 
e integrará novamente a molécula de rodopsina para nova fotoisomerização. A 
este processo designa-se ciclo visual (Kuhne, 1879; Alpern, 1971). 
 Após a fotoisomerização, a metarrodopsina II (R*) vai activar a 
transducina, uma proteína G com capacidades enzimáticas. Esta situa-se na 
face interna da membrana do fotorreceptor e é composta por três unidades 
diferentes α,β,γ. À sub-unidade α está ligada uma molécula de GDP. A 
presença da fracção γ inibe a actividade da transducina. Ao ser activada pela 
metarrodopsina II (R*) a transducina desliga-se do GDP e liga-se a uma 
molécula de GTP, resultando uma alteração conformacional com 
desprendimento da porção α das fracções β,γ (Dzeja e col., 1999). Nesta 
altura, a R* desliga-se da porção α da transducina (TC) ficando esta livre para 
nova activação ou para ser inactivada pela sua fosforilação mediada pela 
rodopsina-cínase. Agora a porção α da transducina, ligada ao GTP, vai activar 
uma segunda proteína, a fosfodiestérase (PDE) (He e col., 1998; Makino e col., 
1999; Gaudet e col., 1999). Esta é constituída por 4 sub-unidades, uma α, uma 
β e duas γ, e possui o sítio activo nas suas porções αβ permanentemente 
inibido pelas porções γ (Baher e col., 1979; Deterre e col., 1988). Após a sua 
activação pela transducina a fracção αβ separa-se da fracção γ, conduzindo à 
estimulação da mesma enzima (Deterre e col., 1988). Esta separação e 
consequente ligação à molécula do GTP não está inequivocamente 
demonstrada. Para a plena activação da fosfodiastérase é necessária a ligação 
de 2 moléculas de transducinaα−GTP. Em conclusão, a via metabólica iniciada 
pela activação da rodopsina conduz então à activação da fosfodiestérase (Funk 
e col., 1990; Wensel e Stryer, 1990; Yamazaki, 1990). 
 Seguidamente, a fosfodiastérase activada vai actuar sobre o substracto 
GMPc e convertê-lo em 5-GMP, conduzindo a uma diminuição dos seus níveis 
intracelulares e ao encerramento dos canais de Na+ da membrana do 
segmento externo do fotorreceptor. Face aos níveis intracelulares de GMPc só 
uma pequena fracção de canais de Na+ se encontram abertos durante a fase 
escura, encerrando-se com a estimulação luminosa (Fesenko e Kolesnikov, 
1985)(figura 7). 
 Apesar de hoje o GMPc ser universalmente aceite como o 2º 
mensageiro nesta via metabólica, este papel foi muitas vezes posto em 
causa pela verificação de que os seus níveis intracelulares, durante a fase 
escura e após com o estabelecimentoda corrente de Na+ na fase luminosa, 
não serem os esperados para o efeito mediador (Fesenko e Kolesnikov, 1985). 
A sua justificação está no facto do GMPc estar em dois compartimentos 
diferentes no interior da célula. Para além do GMPc livre no citoplasma, a 
célula possui um segundo ”pool” de GMPc ligado a sítios não catalíticos da 
molécula da fosfodiestérase. A libertação deste “pool” resulta num grande 
aumento (cerca de 6 vezes) da sua concentração e consequente verificação da 
grande diferença entre a fase escura e a fase luminosa da via metabólica. 
Também na concentração do ião Ca2+ se verificam oscilações importantes 
entre a fase escura e luminosa do fenómeno, pelo que lhe foi atribuído o papel 
Escuro Membrana do disco Memb. Plasmática
Canal iónico 
insensível à luz 
Sup. do disco Citoplasma 
LUZ 
IPM 
Canal 
CNG 
Catiões 
Canais CNG 
fechados 
Catiões 
Figura 7. Esquema elucidativo da fototransdução no segmento externo do fotorrecetpor. Esta figura
subdivide-se em 2 porções ilustrando respectivamente os fenómenos da fototransdução na ausência e
presença de luz. Adaptado de Palczeweski et. Col; Bioessay 2000;:22. 337-350. 
de 2º mensageiro. Sabe-se hoje que o seu papel é de regulação do fenómeno 
e não de mensageiro do mesmo. 
 Nos cones a fototransdução, apesar de não estar completamente 
caracterizada, parece ser conduzida por uma via metabólica semelhante à dos 
bastonetes (Li e col., 1990). As opsinas dos cones mantêm regiões com 
capacidade de fosforilação, existem isoenzimas da transducina e da 
fosfodiestérase (Takunaga e col., 1999) e foram identificadas respostas de 
abertura e encerramento de canais membranares com a variação dos níveis de 
GMPc (Hackos e col., 1997). 
 
Hiperpolarização do bastonete e informação visual 
 
 A transdução do sinal luminoso iniciou-se assim pela estimulação 
luminosa do fotopigmento, seguida dos fenómenos fototérmicos de trans-
missão do sinal na membrana, diminuição da concentração de GMPc 
encerramento dos canais de Na+ na membrana do segmento externo dos 
fotorreceptores, interrupção da corrente positiva de Na+ intracelular e 
diminuição do potencial de membrana com consequente hiperpolarização. 
Todos estes fenómenos conduzem à inibição da libertação de glutamato na 
fenda sináptica e estimulação da célula bipolar. O glutamato é um 
neurotransmissor com capacidades excitatórias existindo receptores para o 
mesmo ao nível das células bipolares, horizontais e mesmo das células 
ganglionares (Schoenlein e col., 1991). Na retina existem alguns subtipos de 
receptores para o glutamato (Miller e Slaughter, 1985), com regulação da 
sinapse conforme os cofactores presentes (como a glicina) e do tipo celular em 
causa (Ehinger, 1972). De qualquer das formas, o pedículo do fotorreceptor 
não tem só uma sinapse química com a célula bipolar, também as membranas 
celulares estão especializadas para a transmissão do sinal eléctrico (Raviola e 
Gilula, 1975; Nelson, 1985). Em termos histológicos há diferenças significativas 
entre a morfologia das terminações sinápticas dos cones e dos bastonetes. O 
cone organiza-se em tríadas, com o pedículo a unir-se a uma célula bipolar e 
duas células horizontais (Missotten, 1965; Dowling, 1966; Kolb, 1970; 
Lasansky, 1971). Em contrapartida os bastonetes organizam-se de forma a que 
a duas esférulas estão associados dois elementos sinápticos laterais que 
estabelecem ligação com as células horizontais e elementos centrais que 
sinaptizam com as células bipolares (Missotten, 1965; Dowling, 1966; Kolb, 
1970). Entre os fotorreceptores existem “gap-junctions” com características de 
sinapse eléctrica, tendo sido demonstradas correntes electrogénicas entre 
estes dois tipos celulares (Nelson e col., 1977). Assim os pedículos dos cones 
tem telodedros que sinaptizam lateralmente com outros cones ou bastonetes. 
 
REGULAÇÃO DA FOTOTRANSDUÇÃO 
 
 Quando nos referimos à regulação da fototransdução teremos que 
localizar dois processos de regulação opostos embora complementares. O 
primeiro de amplificação do fenómeno e o segundo de auto-limitação (feed-
back-negativo) do mesmo. 
 
Amplificação 
 
 A amplificação é o fenómeno pelo qual uma molécula de um 
fotorreceptor conduz à activação de várias moléculas de fosfodiestérase com 
consequente diminuição acentuada dos níveis de GMPc. Uma molécula de 
rodopsina é capaz de activar cerca de 500 moléculas de transducina até perder 
o seu poder catalítico (Fung e col., 1981). A rodopsina parece ser uma enzima 
responsável pela regulação da actividade eléctrica do fotorreceptor. Por sua 
vez a transducina activada vai exercer a sua acção metabólica sobre 800 
moléculas diferentes de fosfodiestérase (Baher e col., 1979; Yee e Liebmann, 
1978). Assim o efeito de um só fotão é amplificado resultando numa grande 
diminuição das moléculas de GMPc, na ordem das 105 vezes. 
 
Auto-limitação 
 
Por outro lado, este fenómeno 
tem também uma segunda via 
metabólica conducente à reposição 
dos níveis de GMPc e limitação da 
Figura 8- Papel do Cálcio na fototransdução. 
Activação da rodopsina cínase (RK), com
consequente fosforilação da rodopsina (Rho).
Activação das proteínas activadoras da
guanidilcíclase (GCAP) e recuperação dos níveis de
GMP. Regulação do canal iónico de Na+/Ca2+.
Adaptado de Philipov 2000. 
transdução do sinal. Aqui o Ca2+ tem um papel extremamente importante. 
Como anteriormente referenciamos o Ca2+ entra na célula a partir dos canais 
de Na+ do segmento externo. Esta entrada é cerca de 15% do total de iões 
entrados, verificando-se concentrações durante a adaptação ao escuro de 700 
nM, enquanto durante a fase luminosa de 30 nM (Koutalos e Yau, 1996). Com 
o encerramento dos canais de Ca2+, os seus níveis intracelulares baixam, face 
ao contínuo bombeamento de Ca2+ pela bomba de Na+/K+, Ca2+ da membrana 
do segmento externo (Cook e col., 1988). Nesta fase, a guanil-cíclase 
condiciona a transformação GTP-GMPc com reposição dos níveis 
intracelulares de GMPc e reabertura dos canais de Na+, logo que a estimulação 
luminosa cesse. 
Com níveis de Ca2+ demasiado baixos a bomba Na+/K+, Ca2+, deixa de 
actuar, sendo esta provavelmente regulada por proteínas cínase (Schne-tkamp 
e col., 1995). 
 A regulação da guanil-cíclase pelo Ca2+ não é uma regulação directa. 
Acontece por intermédio das proteínas activadoras da guanil-cíclase (GCAP), 
de 23 KD, com 3 isoformas ( Palczewski e col., 1994; Dizhoor e col., 1995; 
Gorczyca e col., 1995), estimuladoras da guanidilcíclase e dependente do Ca2+. 
A localização no fotorreceptor não está completamente definida. (Philipov, 
2000). A diminuição dos níveis de Ca2+ citoplasmático, conduz a uma activação 
da guanil-cíclase (figura 8). A activação da guanidilcíclase potencia a sua 
acção 5 a 10 vezes. 
 O Ca2+ é também importante na 
regulação da adaptação dos fotorreceptores a 
ambientes de muita e pouca luminosidade 
(figura 9). Os seus níveis intracelulares variam 
conforme o bastonete esteja adaptado à luz ou 
não. No escuro o Ca 2+i tem concentrações mais 
altas do que adaptado à luz, modulando-se 
assim o limiar de estimulação luminosa. Esta 
modulação é feita pela activação pelo Ca2+ da 
recoverina/modulina-S. No escuro verifica-se 
uma activação maior da modulina-S por 
aumento dos níveis de Ca2+, com inibição da rodopsina-cínase e manutenção 
Figura 9- Efeito do ambiente
luminoso no limiar de estimulação do
bastonete. 
Em ambientes com escotópicos o
limiar é mais baixo devido aos níveis
altos de Ca2+intracelulares (circulos).
O Limiar aumenta em ambiente
fotópico.(linha a cheio) Adaptado de
Palczeweski et. Col;
Bioessay2000;:22. 337-350.da rodopsina activada. Durante a adaptação á luz o fenómeno é contrário 
(Kawamura, 1994). 
 Por fim a baixa dos níveis de cálcio sensibilizam os canais iónicos do 
segmento externo para o GMPc, podendo esta sensibilização aumentar 6 
vezes a sua permeabilidade (Hsu e Molday, 1993; Weitz e col., 1998). 
 A transducina α tem capacidade GTPásica e auto-limita a sua 
actividade, convertendo o GTP em GDP e ligando-se novamente à sub-unidade 
β e γ. A libertação das sub-unidades da transducina conduz a nova agregação 
da fosfodiestérase (Yee e Liebmann, 1978; Pober e Bitensky, 1979). 
 Em relação à rodopsina activada esta terá de ser inactivada para evitar a 
perpetuação de toda a via metabólica. Ela é fosforilada, na dependência do 
ATP, pela rodopsina-cínase (Thomson e Findley, 1984), na porção C terminal. 
Este fenómeno confere-lhe afinidade para uma outra proteína, a arrestina 
(Hisatomi e col., 1997b), cuja ligação inactivará a rodopsina, libertando a 
opsina e o trans-retinaldeído (Bennet e Sytaramaya, 1988). Nos cones e nos 
bastonetes as moléculas de arrestina são denominadas de S e X arrestina 
sendo diferente em termos de composição molecular (Hisatomi e col., 1997b). 
 A variação dos níveis de Ca2+ afecta concomitantemente a concentração 
de R*. Estes níveis estão correlacionados com a presença ou ausência de luz. 
A fosforilação da R* com consequente inibição é modulada pela modulina-S. 
Esta proteína inibe a fosforilação da R* e prolonga a sua semi-vida o que 
implica níveis elevados de cálcio intracelular. Em ambiente escotópico (escuro) 
os níveis de Ca2+ intracelular são mais altos conduzindo a uma activação da 
modulina-S e inibição da fosforilação da R*. Nesta circunstância a semi-vida da 
R* está aumentada. O aumento da semi-vida da R* conduz uma maior hidrólise 
do GMPc e o nível de resposta ao estímulo luminoso aumenta. Por um 
mecanismo contrário, a semi-vida da R* está diminuída em ambiente fotópico 
com consequente diminuição da amplitude de resposta ao estímulo luminoso 
(Kawamura, 1993, 1994; Chen e col., 1995). 
 
 
 
 
 
IMPLICAÇÕES FISIOPATOLÓGICAS 
 
 A desregulação dos mecanismos de fototransdução está na base de 
numerosas patologias retinianas de etiologia hereditária. Assim, e percorrendo 
as várias etapas da fototransdução, as alterações moleculares subjacentes às 
doenças heredodegenerativas da retina estendem-se desde a rodopsina até à 
guanilcíclase e às proteínas reguladoras dependentes pelo Ca2+. 
 A rodopsina pode ser afectada por um elevado número de mutações, as 
quais estão na base de várias patologia como a retinopatia pigmentada 
autossómica dominante (RPAD) (Dryja TP et col, 1990; Berson EL, 1993) e 
recessiva (RPAR) (Rosenfeld, et col. 1992) e a cegueira nocturna congénita 
estacionária (CNCE).(Dryja e col, 1993; Sieving e col, 1995). 
 As alterações na molécula de transducina condicionam CNCE (Dryja e 
col, 1996), enquanto as da fosfodiestérase originaram a RPAD (McLaughlin e 
col, 1993; Huang e col, 1995) e CNCE (Gal e col, 1996). 
 Durante a fase de inactivação da rodopsina é fundamental a actuação 
da rodopsina cínase e da arrestina. Ambas, quando alteradas, originam 
variantes da CNCE (173, 174). 
 No final destes fenómenos os níveis de GMPc encontram-se reduzidos e 
condicionam o encerramento dos canais de Ca2+/Na+ da membrana celular do 
fotorreceptor. As anomalias moleculares destes canais condicionam o 
desenvolvimento de RPAR. 
 Os níveis de GMPc serão posteriormente restabelecidos pela activação 
da guanil-cíclase, regulada por proteínas dependentes do Ca2+. As alterações 
moleculares destas proteínas condicionam respectivamente distrofia cone-
bastonete e distrofia cone. 
 Por fim, a doença de Stargart, a RPAD e a DCB podem estar 
relacionadas com alterações no gene da proteína ABCR/Rim, uma proteína 
estrutural que mantém a conformação dos discos membranares do 
fotorreceptor. Enquanto a distrofia macular e a RPAD podem estar 
relacionadas com alterações no gene da periferina RDS, outra proteína 
estrutural na membrana dos discos dos fotorreceptores. 
 Destes parágrafos podemos inferir que a relação entre o quadro 
fisiopatológico e as manifestações clínicas nem sempre pode ser estabelecida.
 A fisiopatologia destas alterações condicionam uma ausência de 
transmissão do sinal luminoso, no caso da rodopsina, transducina e 
fosfodiestérase, com consequente ausência da estimulação do fotorreceptor. 
Consequentemente, a nictalopia é um dos primeiros sintomas apresentados 
por estes pacientes. 
 Nos fenómenos que condicionam uma manutenção da estimulação da 
rodopsina, por ausência da sua inactivação, a lesão celular estabelece-se por 
consumo das reservas celulares e manutenção constante do estado de 
hiperpolarização celular. 
 Outro tipo de patologias condicionam lesão celular no fotorreceptor. Na 
retinopatia associada a carcinoma este secreta recoverina, uma proteína de 
ligação ao Ca2+ reguladora da fototransdução. A recoverina desperta, por seu 
turno, uma resposta imunológica pois não é reconhecida como própria. Assim, 
secundariamente os linfócitos condicionarão a destruição do fotorreceptor. O 
papel da imunidade celular e humoral neste processo é desconhecido, 
observando-se nos fenómenos que condicionam a apoptose a presença de 
anti-corpos anti-recoverina. 
 As distrofias cone estão associadas a uma mutação no gene da 
proteína activadora da guanil-cíclase. Esta mutação condiciona uma diminuição 
da sua sensibilidade ao Ca2+ com consequente manutenção da activação da 
guanil-cíclase e aumento da concentração de GMPc. Estes limitam a 
inactivação da guanil-cíclase na ausência de estimulação luminosa. 
 As mutações ao nível da fosfodiestérase condicionam também um 
aumento da quantidade citosólica de GMPc. Os níveis elevados deste 2º 
mensageiro mantêm abertos os canais de Ca2+ do segmento externo do 
fotorreceptor, elevando a concentração citosólica deste ião. Quando os níveis 
de Ca2+ são mantidos constantemente acima dos 200 mM desencadeia-se a 
falência dos mecanismos de regulação pelas mitocôdrias e pelos sistemas de 
membrana importantes para a manutenção da sua homeostasia. Tais níveis 
condicionam o desenvolvimento de fenómenos apoptóticos. No segmento 
externo do fotorreceptor, apesar desses níveis de Ca2+ serem ultrapassados, 
não se estabelecem fenómenos apoptóticos devido ao isolamento do 
citoplasma do segmento externo. Convém, no entanto, sublinhar que, apesar 
destas particularidades fisiológicas, a manutenção, em condições patológicas, 
de níveis elevados de Ca2+ no segmento externo podem desencadear os tais 
fenómenos apoptóticos que conduzem à morte celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
 
 A fototransdução é um processo desenvolvido nos discos membranares 
do segmento externo dos fotorreceptores e que transforma o sinal luminoso em 
impulso nervoso conduzido pela via óptica ao córtex visual. 
 O processo pelo qual o sinal luminoso é transformado em sinal químico 
resulta de uma série de reacções químicas que envolvem o cromóforo do 
fotorreceptor (a rodopsina), o sistema celular de proteínas G (a transducina) e 
por fim a transmissão do sinal intracelular, a qual condiciona uma redução dos 
níveis de GMPc e o encerramento do canais de Na+ do segmento externo do 
fotorreceptor. 
 Ao contrário do que ocorre nas outras células nervosas, no fotorreceptor 
a hiperpolarização conduz à condução nervosa do sinal luminoso com inibição 
da libertação de glutamato na fenda sináptica e excitação das células bipolares. 
 Na fototransdução, tal como noutros processos celulares de transdução 
do sinal através das membranas biológicas,há fenómenos de regulação dos 
mesmos. Esta auto-regulação condiciona mecanismos de amplificação, um 
fotão é capaz de amplificar a sua resposta na via metabólica numa razão 
logarítmica de 5 vezes, e mecanismos de auto-limitação do sinal. A auto-
limitação processa-se anulando a actividade das moléculas activadas, como a 
rodopsina, a transducina e a fosfodiastérase. Em alguns casos, processa-se 
sem intervenção de qualquer via metabólica, sendo esta necessária noutros 
como no caso da rodopsina. Por fim, para o processo cessar é necessário 
eliminar os sistemas de segundo mensageiro gerado, neste caso o GMPc. Este 
fenómeno bem como o mecanismo de adaptação celular ao escuro ou a 
ambientes iluminados é regulado pelo ião Ca2+, importante aqui tal qual noutros 
fenómenos de regulação da homeostasia celular. 
BIBLIOGRAFIA: 
 
 
Alnelt P.K., Kerinsuficiência cardíaca., Kolb H. Identification of pedicles of putative blue sensitive cones in human and 
primate retina. J. Comp. Neurol. 1990; 255:18-34. 
 
Alpern M. Rhodopsin kinetics in the human eye. J. Physiol. 1971;217:447-471. 
 
Baehr W. Devlin M.J., Applebury M.L. Isolation and characterization of cGMP phosphodiasterase from bovine rod outer 
segments. J. Biol.Chem. 1979; 254: 11669-11677. 
 
Bennett N., Sytaramaya A . Biochemistry 1988; 27: 1710-1715. 
 
Berson EL. Retinitis pigmentosa. The Friedenwald Lecture. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1993; 34: 1659-1676. 
 
Blasynski IC. Ostroy S.E. Pathways in hydrolysis of vertebrate rhodopsin. Vision Res. 1984; 24: 459. 
 
Bowmaker J.K., Thorpe A. Douglas R.H. Ultraviolet-sensitive cones in the goldfish. Vision. Res. 1991; 31: 349-352. 
 
Chen J., Makino C.L., e. Col. Mechanism of rhodopsin inactivation in vivo as revealed by a COOH-terminal truncation 
mutant. Science 1995; 267: 374-377. 
 
Cohen A.I. Rods and cones, in Fuortes M.G.F., Ed Handbook of sensory physiology, vol 7/2, Berlin, Springer- Verlag, 
1972. 
 
Cohen A.I. The retina in: William M. Hart Jr. Ed Adler’s Physiology of the eye. Mosby Year Book 1992. 
 
Cook N.J., Kaupp B. J. Biol. Chem. 1988; 263: 11382-11388. 
 
Cooper A . Energy uptake in the first step of visual excitation. Nature 1979; 282: 531. 
 
Copenhagen D. R., Jahr C. E. Release of endogenous excitatory aminoacids form turtle photoreceptors. Nature. 1989; 
341: 536-539. 
 
DeMonasterio, F. M., Schein S. J., McCrane E. P. Stainning of blue sensitive cone of the Macaque retina by fluorescent 
dye. Science 1981; 213, 1278-1281. 
 
Deterre P., Bigay J. M., Robert M., Chabre M. cGMP phosphodiasterase of retinal rods is regulated by two inhibitory 
subunits. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988; 85: 2424-2428. 
 
Dizhoor A .M., Olshevskaya E. V., Henzel W. J. e col. Cloning, sequencing, and expression of a 24-KD Ca2+-binding 
protein activating photoreceptor guanydyl cyclase. J. Biol. Chem. 1995; 270: 25200-25206. 
 
Dowling J. E., Boycott B. B. Organization of the primate retina: electron microscopy. Proc. R. Soc. B (Lond) 1966; 166: 
80-111. 
 
Dowling J. E., Organization of vertebrate retina. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.1970; 9: 655. 
 
Dryja TP, McGee TL, Reichel E e col. A point mutation of the rhodopsin gene in one form of retinitis pigmentosa. 
Nature 1990; 343: 364-366. 
 
Dryja TP, Berson EL, Rao VR, e col. Heterozygous missence mutation in the rhodopsin gene as a cause of congenital 
stationary night blindness. Nat. Genet. 1993; 4: 280-283. 
 
Dzeja C., Hagen V., Kaupp U. B., Frings S. Ca 2+ permeation in cyclic nucleotide-gated channels. E.M.B.O. J. 1999; 
18:131-144. 
 
Ehinger B. Celular location of the uptake of some aminoacids into the rabbit retina. Brain Res. 1972; 46: 293. 
 
Fetter R. D., Corless J. D., Morphologic components associated with frog outer segments disk margins. Inv. 
Ophthalmol. Vis. Sci. 1987; 28: 646-657. 
 
Fesenko E. E., Kolesnikov S. S. , Lyubarsky. Nature (London) 1985; 367:273-277. 
 
Fung B. K., Hurley J. B., Stryer L. Flow of information in the light-triggered cyclic nucleotide cascade of vision. Proc. 
Natl. Acad. Sci.1981; 78: 152. 
 
Funk B. K.-K, Young J. H., Yamane H. K. Suunit stoichiometry of retinal rod cGMP phosphodiasterase. 1990; 29: 2657. 
 
Gal A, Orth U, Baehr W, e col. Heterozygous missence in the rod cGMP phosphodiesterase b-subunit in autossomal 
dominant stationary nightblidness. Nat. Genet. 1994; 7: 64-68. 
 
Gaudet R., Savage J. R., McLaughlin J. N., Willardson B. M., Singler P. B. A molecular mechanism for the 
phosphorylation-dependent regulation of heterotrrimeric G-proteins by phosducin. Mol. Cell. 1999; 3: 649-660. 
 
Gorczyca W. A, Polans A .S. Surgucheva I. e. col. Guanydyl cyclase activating protein: a calcium sensitive regulator of 
phototransduction. J. Biol. Chem. 1995; 270: 22029-22036. 
 
Gouras P. Color Vision. Prog. Ret. Res. 1986; 3: 227-261. 
 
Hackos D. H., Korenbrot J. I. J. Genet. Physiol. 1997; 110: 515-528. 
 
He W., Cowan C. W., Wensel T. G. RGS9, a GTPase accelarator for phototransduction. Neuron 1988; 20: 95-102. 
 
Hisatomi O., Satoh T., Tokunaga F. The primary structure and distribution of killifish visual pigments. Vision Res. 1997; 
37: 3089-3096. 
 
Hisatomi O., Imanishi Y., Satol T., Tokunaga F. Arrestins expressed in killifish photoreceptors cells. F.E.B.S. Lett. 
1997b; 411: 12-18. 
 
Hisatomi O., Kayada S., Taniguchi Y. e col. Primary structure and characterization of a bullfrog visual pigment contained 
in small single cones. Comp. Biochem. Physiol. B. Biochem. Mol. Biol. 1988; 119: 585-591. 
 
Hsu Y-T., Molday R. S. Modulation of the cGMP-gated channel of rod photoreceptor cells by calmodulin. Nature 1993; 
361: 76-79. 
 
Huang SH, PittlerSj, Huang X, e col. Autossomal recessive retinitis pigmentosa caused by mutaution in α subunit of 
cGMP phosphodiesterase. Nat. Genet. 1995; 11: 468-471. 
 
Kachi S., Dizhoor A., Nishisawa Y., e. col. The 8th International Conf on retinal proteins. Abstracts; Awaji Island, Japan 
1998: 101. 
 
Kawamura S. Rhodopsin phosphorylation as a mechanism of cyclic GMP phosphodiasterase regulation by S-modulin. 
Nature 1993; 362: 855-857. 
 
Kawamura S. Photoreceptor light adaptation mediated by S-modulin, a member of a possible regulatory protein family of 
protein phosphorilation in signal transduction. Neurosci. Res. 1994; 20: 293-298. 
 
Kolb H. Organization of the outer plexiform layer of the primate retina: electron microscopy of Golgi impregnated cell. 
Phil. Trans. R. Soc. B (Lond.) 1970; 258: 261-283. 
 
Koutalos Y., Yau K. W. Regulation of sensitivity in vertebrate rod photoreceptors by calcium. Trends Neurosci. 1996; 19: 
73-81. 
 
Kuhne W. Chemische vorgange in der netzhaut. In: Hermann L., ed. Handbuch der Physiologie. Leipzi, Vogel; 1879: 
235-342. English translation taken from Vision Res 1977; 17: 1269-1316. 
 
Lasansky A. Synaptic organization of the cone cells in the turtle retina. Phil. Trans. R. Soc. B. 1971; 262: 365-381. 
 
Li T., Volpp K., Appelbury M. L. Bovine cone photoreceptor cGMP phosphodiasterase structure deduced from cDNA 
clone. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.1990; 87:293-297. 
 
Liebman P.A.,Entire G. visual pigments from frog and tadpole (Rana pipiens). Vision Res. 1968; 8: 761-775. 
 
Liebman P. A., Parker K. R., Dratz E. A, The molecular mechanism of visual excitation and its relation to the structure 
and composition of the rod outer segment. Annu. Rev. Physiol. 1987; 49: 765-791. 
 
McLaughlin ME, Sandberg MA, Berson EL, e col. Recessive mutations in the gene enconding the β subunit of the rod 
phosphodiesterase in patients with retinitis pigmentosa. Nat. Genet. 1993; 4: 130-134. 
 
Makino E. R., Handy J.W., Li T., Arshavsky V. Y. The GTPase activating factor for transducin in rod photoreceptors in 
the complex between RGS9 and type 5 G protein beta subunit. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1999; 96: 1947-1952. 
 
Marc R. E., Sperling H. G. Cromaticorganization of the primate’s cones. Science 1977; 196, 454-456 
 
Miller R. F., Slaugthter M. M. Excitatory aminoacid receptors in the vertebrate retina, in Morgam W.W. ed.: Retinal 
transmitors and modulators: models for the brain. Vol II, Boca Raton, CRC Press. 1985: 124. 
 
Missotten L. The ultrastructure of the human retina. Arscia Uitgaven N.V., Brussels 1965. 
 
Nathans J., Thomas D., and Hogness D. S. Molecular genetics of human color vision: the genes encoding blue, green 
and red pigments. Science 1986; 232:193. 
 
Nelson R. Cat cones have rod inputs: a comparison of the response properties of cones and horizontal cells bodies in 
the retina of the cat. J. Comp. Neurol. 1977; 172: 109-136. 
 
Nelson R., Lynn T., Dickinson-Nelson A. Kolb H. Spectral mechanism in cat horizontal cells. In “Neurocircuitry of the 
Retina: a Cajal Memorial” Gallego A. and Gouras P Ed. 1985: 109-121. 
 
Papermaster D. S. Dreye W. J., Rhodopsin content in the outer segment membrane of bovine and frog retinal rods. 
Biochemistry, 1974; 13: 2438-2444. 
 
Palczewski K., Subbaraya I., Gorczyca W. A. e col. Molecular cloning and characterization of retinal photoreceptor 
guanidilcíclase activating protein (GCAP). Neuron 1994; 13: 395-404. 
 
Pugh E. N., Lamb T. D. Amplification and kinetics of the activation steps in phototransduction. Biochim. Biophys. Acta 
1993; 1141: 111-149. 
 
Pober J. S., Bitensky M. W. Light-regulated enzymes of vertebrate retinal rods, in Greengard P, Robinson G.A., eds: 
Advances in cyclic nucleoside research, vol 11, New York, Raven Press, 1979: 265. 
 
Raviola, E., Gilula N. B. Intramembrane organization of specialized contacts in the outer plexiforme layer of the retina. A 
freezen-fracture study in monkeys and rabbits. J. Cell Biol. 1975; 65: 192-222. 
 
Roof D. J., Heuser J. E. Surface of photoreceptor disk membrane components. J. Cell Biol. 1982; 95: 487-500. 
 
Rosenfeld PJ, Cowley GS, McGee TL, e col. A null mutation in the rhodopsin gene causes rod photoreceptor 
dysfunction and autossomal recessive retinitis pigmentosa. Nat. Genet. 1992; 1: 209-213. 
 
Schick G. A., Cooper T. M. Holloway R. A., e col. Energy storage in the primary photochemical events of rhodopsin and 
isorhodopsin. Biochemestry 1987; 26: 2556. 
 
Schnetkamp P. P. M., Tucker J. M., Szerencsei R.T. Ca2+ influx into bovine retinal rod outer segments mediated by 
Na+/Ca2+/K+ exchange. Am. J. Physiol. 1995; 269: C1153-C1159. 
 
Schoenlein R. W., Peteanu L.. A., Mathies R. A., Shank C. V. The first step in vision: fentosecond isomerization of 
rhodopsin. Science. 1991; 254: 412-415. 
 
Sieving PA, Richards JE, Naarendor E, e col. Model for nightblidness from human rhodopsin Gly90Asp mutation. Proc. 
Natl. Acad. Sci. 1995; 92: 880-884. 
 
Strier L. Cyclic GMP cascade of vision. Annu. Ver. Neurosci. 1986; 9: 87-119. 
 
Strier L.Visual excitation and recovery. J. Biol. Chem. 1991; 216: 10711-10714. 
 
Szel A., Diamanstein T., Rohlich P. Identification of blue-sensitive cones in the mammalian retina by antivisual pigment 
antibody. J. Comp. Neurol. 1988; 273, 593-602. 
 
Thompson P., Findley J. B. C. Phospholilation of ovine rhodopsin: identification of the phodphorilation sites. Biochem. J. 
1984; 220:773-780. 
 
Tokunaga F., Hisatomi O., Satoh T. e col. Evolution of visual pigments and related molecules. Novartis foundation 
Symposium 1999; 224, 44-53. 
 
Usukura J. Yamada E. Molecular organization of the rod outer segment. A deep etching study with rapid freezing using 
unfixed frog retina. Biomed. Res.1981; 2:77-193. 
 
Yamasaki A., Hayashi F., Tatsumi M., e. Col. Interactions between the subunits of transducin and cyclic GMP 
phosphodiasterase in Rana catesbiana rod photoreceptors. J. Biol. Chem. 1990; 265: 11539. 
 
Yau K-W., Baylor D. A. Cyclic nucleotide-activated conductance of retinal photoreceptor cells. Annu. Ver. Neurosci. 
1989; 12: 289-327. 
 
Yau K-W, Phototransduction mechanism in retinal rods and cones. The Friedenwald Lecture. Invest Ophthalmol. Vis. 
Sci. 1994; 35: 995-1002. 
 
Yee R., Liebman P. A. Light-activated phosphodiasterease of the rod outer segment, kinetics and parameters of 
activation and deactivation. J. Biol. Chem. 1978; 253: 8902. 
 
Walls G. L. The reptilian retina. Am. J. Ophthalmol. 1934; 17: 892-915. 
 
Weitz D., Zoche M., Muller F., e. col. Calmodulin controls the rod photoreceptor CNG channel trough an unconventional 
binding site in the N-terminus of beta-subunit. E.M.B.O . J. 1998; 17: 2273-2284. 
 
Wesel T. G., Stryer L. Activation mechanism of retinal rod cyclic GMP phosphodiasterase probed by fluorescein-labeled 
inhibitory subunit. Biochemistry 1990; 29: 2155.