I ricercatori dell'Institute for Molecular Sciences hanno riferito che una proteina fotorecettiva esprime nel cervello uno zooplancton anellide marino ( Platynereis dumerilii ) è sensibile ai raggi UV. Questo lavoro è stato svolto in collaborazione con i dott. Hisao Tsukamoto e Yuji Furutani (Istituto di Scienze Molecolari) con i dott. Yoshihiro Kubo e I-Shan Chen (Istituto nazionale per le scienze fisiologiche). Questo studio è stato pubblicato online nel Journal of Biological Chemistry il 16 giugno, 2017.

La maggior parte degli animali utilizza segnali luminosi esterni per la visione e funzioni fotorecettive "non visive", come la regolazione dei comportamenti circadiani. In alcuni casi, le cellule fotorecettrici esterne agli occhi sono coinvolte nella fotorecezione non visiva. Precedenti studi hanno dimostrato che le larve degli anellidi Platynereis dumerilii (verme marino), studiati come modello di zooplancton, possedere cellule fotorecettrici nel cervello, e le cellule regolano i comportamenti di nuoto circadiano. interessante, le cellule dei fotorecettori del cervello in Platynereis esprimono un'opsina che è strettamente correlata ai pigmenti visivi nelle nostre cellule dei fotorecettori visivi (bastone e cono). Lo zooplancton mostra un movimento circadiano sincronizzato noto come migrazione verticale diel (DVM), si muove verso l'alto nell'acqua di notte e verso il basso durante il giorno. DVM è probabilmente il più grande movimento giornaliero di biomassa, paragonabile al pendolarismo umano. Poiché una delle principali cause di DVM è evitare l'irradiazione UV (ultravioletta) dannosa, è stata suggerita la regolazione DVM dipendente dalla luce attraverso le cellule dei fotorecettori cerebrali.

Questo studio ha mostrato che il Platynereis opsin può ricevere e trasmettere segnali UV. A differenza delle opsine visive dei vertebrati, l'opsina può legarsi direttamente all-trans-retinico esogeno. Ciò suggerisce che l'opsina consente alle cellule dei fotorecettori del cervello di rilevare i segnali UV, anche senza la fornitura di 11-cis-retinico, che è specificamente prodotto negli occhi. Le analisi di mutagenesi hanno identificato che un singolo residuo amminoacidico è responsabile non solo del rilevamento UV ma anche del legame diretto del trans-retinico esogeno. Così, il singolo residuo è essenziale affinché l'opsina raggiunga le caratteristiche adatte alla ricezione dei raggi UV nel cervello. Presi insieme, l'opsina possiede proprietà ideali che consentono alle cellule fotorecettrici cerebrali di Platynereis di rilevare i segnali UV ambientali.

Come riassunto sopra, questo studio ha rivelato che le basi molecolari dell'opsina funzionano come un sensore UV nel cervello del modello di zooplancton. Poiché il rilevamento dei segnali UV ambientali dovrebbe essere necessario per DVM, le proprietà molecolari dell'opsina sono utili per comprendere la fisiologia, ecologia ed evoluzione delle specie di zooplancton.