Onderzoekers van het Instituut voor Moleculaire Wetenschappen meldden dat een fotoreceptief eiwit in de hersenen een zoöplankton van de zee-annelid ( Platynereis dumerili ) is UV-gevoelig. Dit werk werd uitgevoerd als een gezamenlijk werk van Drs. Hisao Tsukamoto en Yuji Furutani (Instituut voor Moleculaire Wetenschappen) met Drs. Yoshihiro Kubo en I-Shan Chen (Nationaal Instituut voor Fysiologische Wetenschappen). Deze studie is online gepubliceerd in de Tijdschrift voor biologische chemie op 16 juni, 2017.

De meeste dieren gebruiken externe lichtsignalen voor zicht en "niet-visuele" fotoreceptieve functies, zoals regulatie van circadiaans gedrag. In sommige gevallen, fotoreceptorcellen buiten de ogen zijn betrokken bij niet-visuele fotoreceptie. Eerdere studies hebben aangetoond dat larven van de ringworm Platynereis dumerili (zee zagerworm), die worden bestudeerd als een zoöplanktonmodel, bezitten fotoreceptorcellen in de hersenen, en de cellen reguleren het circadiane zwemgedrag. interessant, de hersenfotoreceptorcellen in Platynereis brengen een opsine tot expressie dat nauw verwant is aan visuele pigmenten in onze visuele fotoreceptorcellen (staaf en kegel). Zooplankton toont een gesynchroniseerde circadiane beweging die bekend staat als diel verticale migratie (DVM), 's nachts naar boven in het water en overdag naar beneden. DVM is waarschijnlijk de grootste dagelijkse beweging van biomassa, vergelijkbaar met woon-werkverkeer. Aangezien een belangrijke oorzaak van DVM het vermijden van schadelijke UV (ultraviolette) straling is, lichtafhankelijke DVM-regulatie via de hersenfotoreceptorcellen werd gesuggereerd.

Deze studie toonde aan dat de Platynereis opsin kan UV-signalen ontvangen en verzenden. In tegenstelling tot gewervelde visuele opsins, de opsin kan direct exogeen all-trans-retinaal binden. Dit suggereert dat de opsin de hersenfotoreceptorcellen in staat stelt om UV-signalen te detecteren, zelfs zonder de levering van 11-cis-retinaal, die specifiek in de ogen wordt geproduceerd. Mutagenese-analyses identificeerden dat een enkel aminozuurresidu niet alleen verantwoordelijk is voor UV-detectie, maar ook voor directe binding van exogeen all-trans-retinaal. Dus, het enkele residu is essentieel voor de opsin om de kenmerken te bereiken die geschikt zijn voor UV-ontvangst in de hersenen. Bij elkaar genomen, de opsin bezit ideale eigenschappen waardoor de hersenfotoreceptorcellen in Platynereis omgevings-UV-signalen kunnen detecteren.

Zoals hierboven samengevat, deze studie onthulde de moleculaire basis van de opsin om te functioneren als een UV-sensor in de hersenen van het zoöplanktonmodel. Aangezien detectie van omgevings-UV-signalen nodig zou moeten zijn voor DVM, de moleculaire eigenschappen van de opsin zijn nuttig om de fysiologie te begrijpen, ecologie en evolutie van zoöplanktonsoorten.