Исследователи из Мичиганского университета идентифицировали белок, который позволяет млекопитающим чувствовать холод, заполнив давний пробел в знаниях в области сенсорной биологии.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience , могут помочь понять, как мы ощущаем холод и страдаем от него зимой, а также почему некоторые пациенты по-разному переносят холод при определенных заболеваниях.
«Исследование этих датчиков температуры началось более 20 лет назад, с открытием термочувствительного белка под названием TRPV1», — сказал нейробиолог Шон Сюй, профессор Института наук о жизни UM и старший автор нового исследования.
«Различные исследования обнаружили белки, которые чувствуют высокие, теплые и даже низкие температуры, но мы не смогли подтвердить, что именно ощущает температуру ниже 60 градусов по Фаренгейту».
В исследовании 2019 года исследователи из лаборатории Сюя обнаружили первый белок рецептора холода у Caenorhabditis elegans, вида червей длиной в миллиметр, которого лаборатория изучает в качестве модельной системы для понимания сенсорных реакций.
Поскольку ген, кодирующий белок C. elegans, эволюционно консервативен у многих видов, включая мышей и людей, это открытие послужило отправной точкой для проверки датчика холода у млекопитающих: белка под названием GluK2 (сокращение от субъединицы 2 типа каината глутаматного ионотропного рецептора). ).
В этом последнем исследовании группа исследователей из Института наук о жизни и Колледжа литературы, науки и искусств UM проверила свою гипотезу на мышах, у которых отсутствовал ген GluK2 и, следовательно, они не могли производить белки GluK2. В ходе серии экспериментов по проверке поведенческих реакций животных на температуру и другие механические раздражители команда обнаружила, что мыши нормально реагировали на высокие, теплые и низкие температуры, но не проявляли никакой реакции на ядовитый холод.
GluK2 в основном обнаруживается в нейронах головного мозга, где он получает химические сигналы для облегчения связи между нейронами. Но он также экспрессируется в сенсорных нейронах периферической нервной системы (за пределами головного и спинного мозга).
«Теперь мы знаем, что этот белок выполняет совершенно другую функцию в периферической нервной системе, обрабатывая температурные сигналы вместо химических сигналов, чтобы ощутить холод», — сказал Бо Дуан, доцент кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития UM и состарший автор. исследования.
Хотя GluK2 наиболее известен своей ролью в мозге, Сюй предполагает, что эта роль в определении температуры могла быть одной из первоначальных целей белка . Ген GluK2 имеет родственников на протяжении всего эволюционного древа , начиная с одноклеточных бактерий.
«У бактерии нет мозга, так почему же она развила способ получать химические сигналы от других нейронов? Но у нее была бы острая потребность чувствовать окружающую среду, а возможно, и температуру, и химические вещества», — сказал Сюй, который также является профессором биологических наук. молекулярная и интегративная физиология в Медицинской школе УМ.
«Поэтому я думаю, что определение температуры может быть древней функцией, по крайней мере, для некоторых из этих глутаматных рецепторов, которая в конечном итоге была использована по мере того, как организмы развили более сложные нервные системы».
Сюй считает, что новое открытие не только заполняет пробел в загадке измерения температуры, но и может иметь последствия для здоровья и благополучия человека. Например, больные раком, получающие химиотерапию, часто испытывают болезненные реакции на холод.
«Это открытие GluK2 как датчика холода у млекопитающих открывает новые пути для лучшего понимания того, почему люди испытывают болезненные реакции на холод, и, возможно, даже предлагает потенциальную терапевтическую цель для лечения этой боли у пациентов, чье ощущение холода чрезмерно стимулировано», — сказал Сюй.
