Un equipo de científicos de la Universidad de Brown descubrió como la opsina 3, una proteína estrechamente relacionada con la rodopsina – la proteína que permite la visión con poca luz -,  tiene un papel fundamental en el ajuste de la cantidad de pigmento producido por la piel humana y por tanto de su color.

Cuando los humanos pasan tiempo al sol sin la protección adecuada para la piel, la radiación ultravioleta (UV) del sol le indica a la que piel que produzca más melanina, la cual protege contra lo efectos cancerígenos de la radiación, y esta se vuelve más oscura. La radiación solar UV tiene dos partes: una radiación de longitud de onda corta o UVB, y una radiación de longitud de onda larga UVA. Cada parte es detectada por la piel de diferentes maneras; como la UVB es la responsable de que los humanos nos bronceamos es la que se conoce desde hace más tiempo. 

Por otro lado, los científicos saben menos acerca de cómo la piel detecta y responde a los rayos UVA, el tipo más abundante de radiación solar UV. Elena Oancea, profesora asociada del departamento de Farmacología Molecular, Fisiología y Biotecnología de Brown, ha estado precisamente investigando este aspecto. En 2015, cuando su equipo descubrió las primeras pistas para indicar que los melanocitos, células cutáneas especializadas que producen el pigmento melanina, tienen abundancia de opsina 3, pensaron que esta podría ser el receptor que detecta los rayos UVA y señala una mayor producción de melanina. 

Cuatro años de investigación y el hallazgo de 4 sorprendentes resultados han proporcionado un mayor conocimiento sobre la Opsina 3, siendo las conclusiones recientemente publicadas en la  la revista científica “Proceedings of the National Academy of Sciences”. 

“Hemos encontrado el papel de la Opsina 3 en los melanocitos humanos y descubrimos los pasos moleculares que permiten a la Opsina 3 lograr desarrollar esta función. La Opsina 3 modula la cantidad de pigmento que producen las células, pero, sorprendentemente, lo hace independientemente de la luz. Este mecanismo es un nuevo paradigma para la opsinas. Una vez que aprendamos más sobre la Opsina 3, puede ser una buena herramienta para tratar los trastornos relacionados con la pigmentación”, explica Oancea. 

A partir de la hipótesis inicial de que la opsina detecta la radiación UVA, causando que los iones de calcio inunden los melanocitos y desencadenando la producción de melanina, el equipo se lanzó a probarlo mediante el desarrollo de experimentos. Rana Ozdeslik, estudiante de doctorado que obtuvo su PhD. de Brown en 2017, continuó trabajando en el proyecto como investigador asociado, utilizó una herramienta de ingeniería genética para reducir en gran medida la cantidad de opsina 3 en los melanocitos humanos cultivados. 

Cuando se expuso las células de la piel casi sin Opsina 3 a la luz UV, todavía produjeron una explosión de iones de calcio. Su hipótesis inicial estaba equivocada. “Nuestra primera gran sorpresa fue que la Opsina 3 no era el detector de la UVA”, dijo Oancea. 

Mientras que el equipo planificaba los siguientes pasos, Ozdeslik observó que las células de la piel sin Opsina 3 parecían mucho más oscuras. Esta fue la segunda sorpresa. De hecho, cuando midieron la melanina, los melanocitos produjeron más pigmento en ausencia de Opsina 3.

En ese punto de la investigación, Lauren Olinski, estudiante de doctorado de Brown, se unió al equipo. Juntos, descubrieron que la Opsina 3  cambia la actividad del receptor de melanocortina-1, una proteína conocida por aumentar la síntesis de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP), una señal molecular que desencadena la producción de melanina. La Opsina · regula la melanina al disminuir los niveles de cAMP producidos por el receptor de melanocortina-1. Esta fue la tercera sorpresa. 

El equipo determinó que, como se esperaba, la Opsina 3 se une a la retina, una forma de vitamina A que es esencial para detectar la luz en todas las proteínas relacionadas con la rodopsina. Sin embargo, no pudieron detectar la opsina 3 absorbiendo ninguna longitud de onda de luz. Esta fue su cuarta sorpresa, una que los investigadores consideran bastante desconcertante. Oancea cree que es posible que la retina tenga algún tipo de propósito estructural o que la Opsina 3 absorba la luz en un rango de longitud de onda que no se pueda medir fácilmente.

Finalmente, el equipo determinó que la Opsina 3 disminuye la producción de melanina en las células de la piel al disminuir los niveles de una señal molecular importante, pero que está regulación no parece ser provocada por lo luz. 

Ahora que han determinado el papel de Opsina 3 en la pigmentación de la piel, el equipo está tratando de aprender en qué otras partes del cuerpo se produce Opsina 3 y qué tipo de funciones podría tener. Olinski está trabajando para determinar dónde y cómo funciona la Opsina 3 en el cerebro, donde se descubrió por primera vez.

El hallazgo de que la Opsina 3 puede ajustar la cantidad de pigmento que producen los melanocitos sugiere que esta podría ser un objetivo para el tratamiento de los trastornos de pigmentación. Los trastornos de hiperpigmentación se caracterizan por demasiada melanina; en cambio, los trastornos de hipopigmentación, como el albinismo, se caracterizan por muy poca melanina, lo que aumenta en gran medida la sensibilidad de los pacientes a la radiación solar UV y la susceptibilidad de cáncer de piel. La mayoría de los trastornos de pigmentación no tienen tratamientos disponibles. “Antes de que los científicos puedan entender cómo se dearrolla  la Opsina 3 en la piel, deben comprender lo que hace en otras partes del cuerpo y aprender a activar y desactivar su actividad”, concluye Oancea