Abstract (deu)
Licht ist eine der wichtigsten Quelle von Umweltinformationen für Leben auf der Erde, was die Evolution und umfassende Diversifizierung von photorezeptiven Proteinen zur Folge hat. Während sich die konventionelle Photorezeptorforschung typischerweise auf diejenigen konzentriert, die in den Augen gefunden werden, steuern nicht-visuelle Photorezeptoren gewöhnlich das Verhalten in vielen mehrzelligen Organismen. Ein solches Verhalten ist der Schattenreflex, der durch ein ausgeprägtes defensives Rückzugsverhalten als Reaktion auf den plötzlichen Verlust von Umgebungslicht zur Vermeidung von Prädation gekennzeichnet ist. Obwohl die meisten Lophotrochozoen einen Schattenreflex aufweisen, wissen wir sehr wenig über die molekularen Grundlagen dieser Reaktion; vorwiegend liegt dies an einem Mangel an verfügbaren genetischen Werkzeugen. Platynereis dumerilii, ein mit molekulargenetischen Werkzeugen gut ausgestatteter Vertreter der marinen Anneliden, weist mehrere Verhaltensweisen auf, die direkt von nicht-visuellen Photorezeptoren gesteuert werden; der eingangs erwähnte Schattenreflex und sowohl circadiane als auch circulunare Uhren. Die spezifischen Proteine, die für die Verarbeitung von Lichtinformation für diese Verhaltensweisen verantwortlich sind, sind weitgehend unbekannt, aber zwei Hauptgruppen von Photorezeptoren repräsentieren wahrscheinliche Kandidaten, Ciliar-Opsine und Go-Typ-Opsine.
Hier zeigen wir, dass Go-Opsin für den Platynereis Schattenreflex benötigt wird, aber nicht für das Einkoppeln der circulunaren oder circadianen Uhren. Wir identifizieren reguläre zelluläre Go-Opsin1-Expressionsdomänen im Cirrum des Wurms und zeigen, dass der Verlust dieser Cirri, nicht aber der Rhabdomärzellen der Augen, den Schattenreflex beeinträchtigt. Diese Ergebnisse stimmen mit unserer Beobachtung überein, dass der Platynereis-Schattenreflex für eine Wellenlänge von 500 nm spezifisch ist und dem Anregungsspektrum von pdu-Go-Opsin1 entspricht. Die Go-Opsin1-Mutation hebt den Schattenreflex jedoch nicht vollständig auf, und wir zeigen, dass c-Opsin2 wahrscheinlich, dank günstiger Expressionsdomänen und Anregungseigenschaften, dessen Abwesenheit kompensiert. Dies stellt eine seltene funktionelle Bestätigung eines spezifischen peripher exprimierten Photorezeptors dar, der den lophotrochozen Schattenreflex vermittelt und die Rolle von Platynereis als wirksames und zugängliches molekulares Modell für die nicht-visuelle Photorezeption zementiert.