VBIO

Bewegungskontrolle mit Fotopigmenten

Opsin (hellblau) in den Mechanorezeptoren Foto: Universität Göttingen

Die Fotorezeptoren in den Augen von Tieren fangen Licht mithilfe von Fotopigmenten ein. Forscher der Universität Göttingen haben nun entdeckt, dass diese Fotopigmente noch eine weitere Aufgabe erfüllen: Sie kommen nicht nur in den Augen, sondern auch in den Mechanorezeptoren entlang des Körpers vor, wo sie für die Fortbewegung verantwortlich sind.

Um sich koordiniert fortbewegen zu können, benötigen Tiere Mechanorezeptoren, die ihre Bewegungen registrieren. Untersuchungen an Larven der Fruchtfliege Drosophila haben nun gezeigt, dass für diese Bewegungskontrolle Opsine notwendig sind, die visuellen Fotopigment-Proteine. Fehlen die Opsine, reagieren die Mechanorezeptoren nicht mehr auf mechanische Reize – Drosophila-Larven ohne visuelle Opsine sind nicht in der Lage, ihre Körperteile zu koordinieren und sich fortzubewegen.

„In den Mechanorezeptoren sind die Opsine nicht für die Aufnahme von Licht verantwortlich, sondern haben eine strukturelle Funktion“, erläutert Diego Giraldo, Doktorand in der Abteilung Zelluläre Neurobiologie der Universität Göttingen. „Offensichtlich tragen sie zur Strukturbildung der Zilien bei. Ohne Opsine degenerieren die Zilien, wodurch die Ionenkanäle ihre Verankerung verlieren.“ Die grundsätzliche Existenz von Opsinen in Mechanorezeptoren finden die Forscher wenig überraschend: Da Mechano- und Fotorezeptoren eng miteinander verwandt sind, scheint sich hier eine evolutionäre Lücke zu schließen.

„Bislang dachten wir allerdings, dass die Opsine entstanden sind, um Licht verschiedener Farben zu unterscheiden“, sagt Postdoktorand Dr. Bart Geurten, einer der federführenden Autoren. „Doch offenbar gab es Fotopigmente schon, bevor überhaupt das Farbsehen aufkam.“ Auch Studien an Wirbeltieren unterstützen die Theorie, dass die mechanosensorische Funktion der Opsine Millionen von Jahren alt ist. Als nächstes wollen die Forscher der Frage nachgehen, welche spezifische Rolle die Opsine bei der Strukturbildung von Zilien spielen könnten.

Georg-August-Universität Göttingen


Originalveröffentlichung:

Damiano Zanini et al.: Proprioceptive opsin functions in Drosophila larval locomotion, Neuron 2018. Doi: 10.1016/j.neuron.2018.02.028.

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.02.028