Seis pigmentos biológicos llamados rodopsinas juegan un papel bien establecido en la detección de luz en el ojo de la mosca de la fruta. Tres de ellos también tienen un papel independiente de la luz en la sensación de temperatura. Una nueva investigación muestra que una séptima rodopsina, Rh7, se expresa en el cerebrode moscas de la fruta donde regula los ciclos de actividad día-noche de la mosca. El estudio aparece en Naturaleza y fue financiado por el Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
"Rh7 es el primer ejemplo de una rodopsina que es importante para establecer los ritmos circadianos al expresarse en el cerebro central, en lugar del ojo", dijo Craig Montell, Ph.D., Profesor Duggan de Biología Molecular, Celular y del Desarrolloen la Universidad de California en Santa Bárbara y autor principal del estudio. Esta función recién descubierta para Rh7 podría tener implicaciones clínicas en el futuro ". Identificar nuevas funciones para las opsinas sensibles a la luz es esencial para comprender los trastornos degenerativos de la retina y desarrollar nuevos tratamientos potenciales,"dijo Lisa Neuhold, Ph.D., directora del programa en el Instituto Nacional del Ojo.
Las rodopsinas, descubiertas en la década de 1870, son bien conocidas por su importante papel en la detección de luz y la formación de imágenes. Las seis rodopsinas de mosca previamente conocidas explican la función completa de las células fotorreceptoras en los ojos de la mosca, por lo que aunque el genoma de la mosca de la frutacontenía la secuencia de una séptima rodopsina, el papel de Rh7 no estaba claro.
Para investigar el papel de Rh7, Montell y sus colaboradores en la Universidad de California, Irvine, confirmaron primero que Rh7 detectó luz al hacer experimentos genéticos que reemplazaron Rh1, el sensor de luz primario en las células fotorreceptoras del ojo de la mosca, con Rh7.Los investigadores descubrieron que Rh7 podría sustituir funcionalmente a Rh1 en moscas a las que les falta Rh1, medido por electroretinograma, que es un registro extracelular de una señal neural en el ojo de la mosca en respuesta a la luz.
Luego, los investigadores utilizaron anticuerpos que reconocen Rh7 para determinar su patrón de expresión. Descubrieron que se expresaba en las neuronas marcapasos centrales del cerebro, que juegan un papel en la regulación de los ritmos circadianos. Montell y su equipo criaron moscas de la fruta en menos de 12 horasciclo de luz / oscuridad de 12 horas, luego extendió un ciclo de luz a 20 horas y midió la rapidez con que las moscas ajustaron su actividad diaria para que coincida con el nuevo ciclo de luz / oscuridad.En el vial, los investigadores pudieron rastrear los patrones diarios de actividad. Mostraron que las moscas que faltaban Rh7 tardaron mucho más en adaptarse que las moscas normales de tipo salvaje. Los investigadores también examinaron el efecto de los pulsos de luz en el medio de la noche, que interrumpenel ciclo circadiano normal, y nuevamente descubrió que el reajuste tardó más en las moscas que faltaban Rh7.
Ya se sabía que las neuronas marcapasos centrales tenían un sensor de luz llamado criptocromo, pero la capacidad de las moscas que fueron modificadas genéticamente para carecer de criptocromo para regular los ciclos de luz / oscuridad está solo parcialmente afectada. Por lo tanto, los investigadores sospecharon que otra molécula podría estar afectadainvolucrado, y resulta ser Rh7, que es más sensible a la luz que el criptocromo. "Parece que Rh7 proporciona una forma más sensible de detectar la luz y establecer ritmos circadianos", explicó Montell.
Sin embargo, aún se necesita más investigación. Un sensor de luz en el cerebro tiene sentido en la mosca de la fruta, porque la luz puede pasar a través de la cutícula que cubre la cabeza. Pero, ¿qué podrían estar haciendo las opsinas en el cerebro de los mamíferos, donde la luz puede no ser efectiva?penetrar el cráneo?
Montell sugirió que las neuronas marcapasos centrales de la mosca pueden corresponder a un tipo de célula en el ojo de los mamíferos, en lugar de las células en el cerebro de los mamíferos. En el ojo, las células ganglionares de la retina RGC transmiten señales de los bastones y conos sensores de luz yal cerebro a través del nervio óptico. Pero alrededor del 1 por ciento de los RGC son intrínsecamente fotosensibles ipRGCs. Estos ipRGC, que contienen melanopsina otro tipo de pigmento sensible a la luz, no tienen un papel en la formación de imágenes, pero son importantes para la regulaciónde ritmos circadianos. Debido a su función similar y características moleculares similares, Montell cree que las neuronas marcapasos centrales de la mosca que expresan Rh7 son el equivalente de los ipRGC de mamíferos. Sin embargo, aún queda un misterio de por qué las opsinas también se expresan en el cerebro y la médula espinal de los mamíferos., donde pueden no recibir suficiente luz para ser activados por la luz.
El trabajo fue apoyado por subvenciones del Instituto Nacional del Ojo EY008117, el Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación DC007864 y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales GM102965 y GM107405.
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional del Ojo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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