Pesquisadores do Institute for Molecular Sciences relataram que uma proteína fotorreceptiva expressa no cérebro um anelídeo marinho zooplâncton ( Platynereis dumerilii ) é sensível aos raios ultravioleta. Este trabalho foi realizado como um trabalho colaborativo dos drs. Hisao Tsukamoto e Yuji Furutani (Instituto de Ciência Molecular) com os drs. Yoshihiro Kubo e I-Shan Chen (Instituto Nacional de Ciências Fisiológicas). Este estudo foi publicado online no Journal of Biological Chemistry em 16 de junho, 2017

A maioria dos animais usa sinais de luz externos para a visão e funções fotorreceptivas "não visuais", como a regulação de comportamentos circadianos. Em alguns casos, células fotorreceptoras fora dos olhos estão envolvidas na fotorrecepção não visual. Estudos anteriores mostraram que as larvas do anelídeo Platynereis dumerilii (lagarta marinha), que são estudados como um modelo de zooplâncton, possuem células fotorreceptoras no cérebro, e as células regulam os comportamentos de natação circadianos. Interessantemente, as células fotorreceptoras cerebrais em Platynereis expressam uma opsina que está intimamente relacionada aos pigmentos visuais em nossas células fotorreceptoras visuais (bastonetes e cones). O zooplâncton mostra um movimento circadiano sincronizado conhecido como migração vertical diária (DVM), movendo-se para cima na água à noite e para baixo durante o dia. DVM é provavelmente o maior movimento diário de biomassa, comparável ao deslocamento humano. Uma vez que uma das principais causas do DVM é evitar a irradiação UV (ultravioleta) prejudicial, foi sugerida a regulação do DVM dependente da luz através das células fotorreceptoras do cérebro.

Este estudo mostrou que o Platynereis opsina pode receber e transmitir sinais UV. Ao contrário das opsinas visuais de vertebrados, a opsina pode ligar-se diretamente ao trans-retinal exógeno. Isso sugere que a opsina permite que as células fotorreceptoras do cérebro detectem os sinais de UV, mesmo sem o fornecimento de 11-cis-retinal, que é produzido especificamente nos olhos. As análises de mutagênese identificaram que um único resíduo de aminoácido é responsável não apenas pela detecção de UV, mas também pela ligação direta de todo-trans-retinal exógeno. Assim, o único resíduo é essencial para que a opsina atinja as características adequadas para a recepção de UV no cérebro. Tomados em conjunto, a opsina possui propriedades ideais que permitem às células fotorreceptoras do cérebro em Platynereis detectar os sinais ultravioleta do ambiente.

Conforme resumido acima, este estudo revelou a base molecular da opsina para funcionar como um sensor de UV no cérebro do modelo do zooplâncton. Uma vez que a detecção de sinais UV ambientais deve ser necessária para DVM, as propriedades moleculares da opsina são úteis para entender a fisiologia, ecologia e evolução das espécies do zooplâncton.