Forskare vid Institute for Molecular Sciences rapporterade att ett fotoreceptivt protein uttryckt i hjärnan ett marint annelid zooplankton ( Platynereis dumerilii ) är UV-känslig. Detta arbete utfördes som ett samarbetsarbete av Dr. Hisao Tsukamoto och Yuji Furutani (Institute for Molecular Science) med Dr. Yoshihiro Kubo och I-Shan Chen (National Institute for Physiological Sciences). Denna studie publicerades online i Journal of Biological Chemistry den 16 juni, 2017.

De flesta djur använder externa ljussignaler för syn och "icke-visuella" fotoreceptiva funktioner, såsom reglering av dygnsbeteenden. I vissa fall, fotoreceptorceller utanför ögonen är involverade i icke-visuell fotoreception. Tidigare studier har visat att larverna i annelid Platynereis dumerilii (marin trasmask), som studeras som en zooplanktonmodell, har fotoreceptorceller i hjärnan, och cellerna reglerar dygnsimmars simning. Intressant, hjärnans fotoreceptorceller i Platynereis uttrycker en opsin som är nära besläktad med visuella pigment i våra visuella fotoreceptor (stav och kon) celler. Zooplankton visar en synkroniserad dygnsrörelse som kallas diel vertikal migration (DVM), rör sig uppåt i vatten på natten och nedåt på dagtid. DVM är förmodligen den största dagliga rörelsen av biomassa, jämförbar med pendling. Eftersom en viktig orsak till DVM är att undvika skadlig UV-strålning (ultraviolett), ljusberoende DVM-reglering via hjärnans fotoreceptorceller föreslogs.

Denna studie visade att Platynereis opsin kan ta emot och överföra UV -signaler. Till skillnad från ryggradsdjur visuella opsins, opsinet kan direkt binda exogent all-trans-retinal. Detta tyder på att opsinet gör det möjligt för hjärnans fotoreceptorceller att upptäcka UV -signaler, även utan tillförsel av 11-cis-retinal, som specifikt produceras i ögonen. Mutagenesanalyser identifierade att en enda aminosyrarest är ansvarig för inte bara UV-avkänning utan också direkt bindning av exogen all-trans-retinal. Således, den enda återstoden är avgörande för att opsinet ska uppnå de egenskaper som är lämpliga för UV -mottagning i hjärnan. Tagen tillsammans, opsinet har ideala egenskaper som gör att hjärnans fotoreceptorceller i Platynereis kan känna av omgivande UV -signaler.

Som sammanfattats ovan, denna studie avslöjade molekylär bas för opsinet för att fungera som en UV-sensor i zooplanktonmodellens hjärna. Eftersom detektering av omgivande UV -signaler bör vara nödvändig för DVM, de molekylära egenskaperna hos opsinet är till hjälp för att förstå fysiologin, ekologi och utveckling av djurplanktonarter.