Investigadores del Instituto de Ciencias Moleculares informaron que una proteína fotorreceptiva expresó en el cerebro un zooplancton anélido marino ( Platynereis dumerilii ) es sensible a los rayos UV. Este trabajo se llevó a cabo como un trabajo colaborativo de los Dres. Hisao Tsukamoto y Yuji Furutani (Instituto de Ciencia Molecular) con los Dres. Yoshihiro Kubo e I-Shan Chen (Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas). Este estudio fue publicado en línea en la Revista de química biológica el 16 de junio 2017.

La mayoría de los animales utilizan señales de luz externas para la visión y las funciones fotorreceptivas "no visuales", como la regulación de los comportamientos circadianos. En algunos casos, Las células fotorreceptoras fuera de los ojos están involucradas en la fotorrecepción no visual. Estudios anteriores han demostrado que las larvas del anélido Platynereis dumerilii (gusano de trapo marino), que se estudian como un modelo de zooplancton, poseer células fotorreceptoras en el cerebro, y las células regulan los comportamientos de natación circadianos. Curiosamente, las células fotorreceptoras del cerebro en Platynereis expresan una opsina que está estrechamente relacionada con los pigmentos visuales en nuestras células fotorreceptoras visuales (bastones y conos). El zooplancton muestra un movimiento circadiano sincronizado conocido como migración vertical diel (DVM), moviéndose hacia arriba en el agua durante la noche y hacia abajo durante el día. La DVM es probablemente el mayor movimiento diario de biomasa, comparable a los desplazamientos humanos. Dado que una de las principales causas de DVM es evitar la radiación UV (ultravioleta) dañina, Se sugirió la regulación de DVM dependiente de la luz a través de las células fotorreceptoras del cerebro.

Este estudio mostró que el Platynereis opsin puede recibir y transmitir señales UV. A diferencia de las opsinas visuales de los vertebrados, la opsina puede unirse directamente a todo-trans-retinal exógeno. Esto sugiere que la opsina permite que las células fotorreceptoras del cerebro detecten señales UV, incluso sin el suministro de 11-cis-retinal, que se produce específicamente en los ojos. Los análisis de mutagénesis identificaron que un solo residuo de aminoácido es responsable no solo de la detección de rayos UV sino también de la unión directa de la retina todo-trans exógena. Por lo tanto, el residuo único es esencial para que la opsina alcance las características adecuadas para la recepción de rayos ultravioleta en el cerebro. Tomados en conjunto, la opsina posee propiedades ideales que permiten que las células fotorreceptoras del cerebro en Platynereis detecten las señales UV ambientales.

Como se resume arriba, Este estudio reveló la base molecular de la opsina para funcionar como un sensor UV en el cerebro del modelo de zooplancton. Dado que la detección de señales UV ambientales debería ser necesaria para DVM, las propiedades moleculares de la opsina son útiles para comprender la fisiología, ecología y evolución de especies de zooplancton.