As opsinas, proteínas com sete domínios transmembrânicos, são receptores especializados na detecção de luz desde procariotos até o homem. Desfazendo a visão clássica de que opsinas são sensores exclusivos de luz, hoje é aceito que opsinas formam uma família de moléculas multi-funcionais que têm o potencial de perceber temperatura, luz e metabólitos. Em mamíferos, a melanopsina é um fotopigmento retiniano encontrado em um subconjunto de células ganglionares intrinsecamente fotossensíveis (ipRGCs), que desempenham um papel na sincronização do marcapasso circadiano central em resposta ao ciclo claro-escuro. Em adição à retina, tecidos periféricos expressam melanopsina, sendo o coração o órgão com maior expressão em camundongos. O coração é responsável por produzir e secretar hormônios conhecidos como peptídeos natriuréticos (NPs), os quais apresentam aumento em sua concentração sérica após desafios de frio. É bem estabelecida a influência da temperatura sobre a resposta termogênica em tecido adiposo marrom (BAT): camundongos quando desafiados por baixa temperatura, além da termogênese induzida por ativação de adrenoceptores β3 no BAT, liberam NPs por ativação de adrenoceptores β1 cardíacos, fatores natriuréticos esses que também atuam no BAT favorecendo termogênese. Neste trabalho, investigamos se as alterações metabólicas desencadeadas por frio envolvem ativação da melanopsina diretamente no BAT ou uma via indireta que conta com a ativação de melanopsina no coração e consequente regulação da secreção de NPs. E se tais eventos oscilam ao longo do dia. Nossos resultados de consumo de O2 e no volume de CO2 expirado demonstraram que em animais Opn4 KO têm um maior aumento no seu metabolismo do que os WT, de forma a garantir a termorregulação frente ao mesmo desafio de frio. Dados da termografia mostraram que animais Onp4 KO tiveram uma temperatura maior no BAT e na região inguinal quando comparado com WT a 22°C, o que sugere uma maior produção de calor. Análises de qPCR mostram que transcritos de UCP1 estão marcadamente elevados em ambos os genótipos a 22°C em comparação com a termoneutralidade e que OPN4 participa da regulação dos genes de relógio Per2, Bmal1 e Rev erb no BAT quando o animal é exposto a diferentes temperaturas. Através de análise de qPCR dos receptores de NPs e secreção de NPs cardíacos, vimos que OPN4 é importante para sua ritmicidade, participando da regulação da termogênese no BAT.

The opsins, proteins with seven transmembrane domains, are receptors specialized in sensing the light from prokaryotes to man. Undoing the view that opsins are exclusively light sensors, today it is accepted that opsins form a family of multi-functional molecules that have the potential to perceive temperature and light. In mammals, melanopsin is a retinal photopigment found in a subset of intrinsically photosensitive ganglion cells (ipRGCs), which play a role in synchronizing the central circadian pacemaker with the day-light cycle. Many peripheral tissues were found to express melanopsin, being the heart the organ with the greatest expression. The heart is responsible for producing and secreting hormones known as natriuretic peptides (NPs), which show increased serum concentration after cold challenges. In addition to the cardiac NP secretion, the influence of temperature on the expression of natriuretic peptide receptors in the brown adipose tissue has been established: mice challenged by low temperature release NPs by the activation of cardiac β1 adrenoceptors, NPs favor BAT thermogenesis as does the activation of β3 adrenoceptors in BAT. In this work, we investigated whether the metabolic changes triggered by cold involve activation of melanopsin directly in BAT or an indirect pathway that relies on the activation of melanopsin in the heart and consequent regulation of NP secretion. And if such events fluctuate throughout the day. Our results of O2 consumption and expired CO2 volume showed that Opn4 KO animals have a greater increase in their metabolism than WT animals, in order to guarantee thermoregulation facing the same cold challenge. Thermography data showed that Opn4 KO animals had a higher temperature in the BAT and inguinal region when compared to WT at 22°C, for greater heat production for thermal homeostasis. qPCR analyses showed that UCP1 transcripts are markedly elevated in both genotypes at 22°C compared to thermoneutrality and that OPN4 participates in the regulation of clock genes Per2, Bmal1, and Rev-erb in BAT when the animal was exposed to different temperatures. Through cardiac NP secretion and qPCR analysis of NP receptors, we demonstrated that OPN4 is important for the NP pathway rhythmicity, participating in the regulation of thermogenesis in BAT.