研究人員已經(jīng)確定了一種可以檢測冬季來臨的受體蛋白。

這項(xiàng)研究的結(jié)果計(jì)劃于8月29日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上，揭示了第一種已知的冷敏感蛋白，它可以應(yīng)對極端寒冷。

“顯然，皮膚神經(jīng)會(huì)感到寒冷。但沒有人能確切地知道他們是如何被感知的，”密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所的教員、該研究的資深作者肖恩旭說。“現(xiàn)在，我想我們有答案了?！?

當(dāng)環(huán)境溫度下降到不舒服甚至危險(xiǎn)的水平時(shí)，皮膚感覺神經(jīng)中的受體蛋白質(zhì)會(huì)感知到這種變化，并將這種信息傳遞給大腦。生命科學(xué)研究所徐實(shí)驗(yàn)室從人類身上研究的小毫米蠕蟲也是如此：以秀麗隱桿線蟲為模型系統(tǒng)。

“當(dāng)你出門感覺太冷時(shí)，你會(huì)采取行動(dòng)，盡快回到溫暖的環(huán)境中，”徐說，他也是密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的分子科學(xué)教授。綜合生理學(xué)。"當(dāng)蠕蟲感到寒冷時(shí)，它們也會(huì)進(jìn)行回避行為——遠(yuǎn)離寒冷的溫度，就像人類一樣."

然而，與人類或其他復(fù)雜生物不同，秀麗隱桿線蟲基因組簡單、定位準(zhǔn)確、壽命短，是研究感覺反應(yīng)的有價(jià)值的模型系統(tǒng)。

他說，之前對冷受體的研究沒有成功，因?yàn)檠芯咳藛T專注于與感覺相關(guān)的特定基因組，這是一種有偏見的方法。利用秀麗隱桿線蟲的簡單性，他和他的同事采取了不偏不倚的方法。他們觀察了數(shù)以千計(jì)的隨機(jī)基因變異，以確定哪些會(huì)影響蠕蟲對寒冷的反應(yīng)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于18攝氏度(64華氏度)時(shí)，缺失谷氨酸受體glr-3基因的蠕蟲不再有反應(yīng)。該基因負(fù)責(zé)制備GLR-3受體蛋白。沒有這種蛋白質(zhì)，蠕蟲會(huì)對寒冷的溫度變得不敏感，這表明這種蛋白質(zhì)是蠕蟲感知寒冷所必需的。

更重要的是，glr-3基因在包括人類在內(nèi)的物種中進(jìn)化上是保守的。已經(jīng)證明這種基因的脊椎動(dòng)物版本也可以用作受體。

當(dāng)研究人員將哺乳動(dòng)物版本的基因添加到缺乏glr-3的突變?nèi)湎x中，從而對寒冷不敏感時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)它挽救了蠕蟲的寒冷敏感性。他們還將蠕蟲、斑馬魚、老鼠和人類版本的這些基因添加到對寒冷敏感的哺乳動(dòng)物細(xì)胞中。有了所有版本的基因，細(xì)胞對低溫變得敏感。

這種基因的小鼠版本GluK2(用于谷氨酸離子受體，紅藻氨酸亞基2)因其在大腦中傳遞化學(xué)信號的作用而眾所周知。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種基因在一組小鼠感覺神經(jīng)元中也很活躍，它們通過動(dòng)物皮膚的感覺端檢測溫度等環(huán)境刺激。

降低小鼠感覺神經(jīng)元中GluK2的表達(dá)抑制了它們感知冷卻但不感知冷卻溫度的能力。這一發(fā)現(xiàn)為GluK2蛋白在哺乳動(dòng)物中充當(dāng)冷受體提供了額外的證據(jù)。

“這些年來，人們一直在關(guān)注這種基因在大腦中的功能?，F(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)它也在外周感覺系統(tǒng)中發(fā)揮作用，”徐說。“真的很刺激。這是自然界中少數(shù)尚未發(fā)現(xiàn)的感覺感受器之一?！?

除了徐，該研究的作者還有伊麗莎白羅南、瑪哈法蒂瑪、李漢宇、凱文皮普和博布萬；華中科技大學(xué)龔建科、劉、何、華中科技大學(xué)劉劍鋒；和韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所的金根浩。