РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Уже теплее: От температуры до боли

Обнаружены неожиданные детали молекулярного механизма, который обеспечивает нам температурную чувствительность.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Несмотря на обыденность ощущения, механизм работы наших термочувствительных рецепторов крайне сложен и до конца непонятен. Поэтому группа американского профессора Ардема Патапутяна (Ardem Patapoutian) сконцентрировала свои усилия на одном из них, белке TRPV1. Они получили тысячи различных мутантных форм этого белка, нарушения в которых затрагивали различные его регионы. Протестировав их на активность, ученые выяснили, какая именно часть этой крупной молекулы определяет ее функциональность и — как следствие — смогли раскрыть некоторые детали этой работы.

«С момента открытия этих белков оставалось непонятным, как именно реагируют они на температурное воздействие. Именно этому вопросу посвящено наша исследование, — поясняет Ардем Патапутян, — а поскольку температурная чувствительность нашего организма тесно связана с генерацией болевых ощущений, эти же рецепторы могут стать мишенями для блокирования лекарствами против хронических болей».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Люди, как и большинство других позвоночных животных, используют различные специализированные нервные клетки, реагирующие на различные стимулы внешней среды — такие, как давление и температура. Нейроны эти расположены в спинном мозге и связаны с кожей и внутренними органами через длинные отростки-аксоны.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На поверхностях этих аксонов имеются белки особой группы — ионные каналы, они образуют в клеточной мембране поры и регулируют прохождение определенных веществ через них, создавая разницу их концентраций между клеткой и окружающей ее средой. Разные ионные каналы позволяют передаваться нервным импульсам, сокращаться мышцам — и ощущать температуру. При определенной температуре такие рецепторные каналы полностью раскрыты, позволяя ионам свободно перемещаться и создавая градиент, который становится источником электрического сигнала нервной системы. При другой температуре каналы закрываются.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сегодня известно, что разные типы нейронов реагируют на горячее и холодное. В 1997 г. было показано, что за горячие ответственны клетки, «экипированные» именно рецептором TRPV1. Его ионный канал раскрывается, когда температура достигает примерно 42° C. Это открытие позволило в считанные годы идентифицировать и рецепторы, реагирующие на другие температуры (TRP-белки).

Но что же происходит с белком при воздействии той или иной температуры? И что определяет его высокую температурную специфичность? Чтобы попытаться ответить на эти вопросы, группа Патапуняна и взялась за исследование TRPV1. Стоит заметить, что перед этим они выбрали объектом аналогичный рецептор, TRPV3. Однако он слишком плохо изучен и биофизическая модель его действия оказалась столь сложна и запутана, что ученые отказались от этого направления.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Итак, были получены около 8,5 тыс. мутантных форм TRPV1 и изучена их активность, чтобы выяснить, повреждения каких именно участков рецептора меняют его свойства. В идеале — это должна быть точечная мутация (т.е. замена одной-единственной аминокислоты в цепочке белка), в корне лишающая его температурной рецепторной чувствительности. То есть, сам по себе ионный канал бы действовал и реагировал на другие стимулы — например, капсаицин (компонент красного перца, ответственный за его жгучий вкус, раздражает как раз эти рецепторы) — но не на изменение температуры.

Идеального случая, конечно, не вышло, но результат все равно оказался интересным. Были идентифицированы несколько мутаций, лишавших рецептор чувствительности к температуре, но не сказывавшихся на других его свойствах.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Важно то, что все эти мутации затрагивают один небольшой фрагмент структуры белка, который, по имеющимся данным, расположен на внешней стороны поры, обращенной вне клетки. Это может свидетельствовать о том, что рецептор TRPV1 несет определенный домен, который и определяет его температурную чувствительность.

Кроме того, выяснилось, что TRPV1 может раскрывать пору двумя способами — либо на краткое время (1 мс), либо на более длительное (10 мс). Так вот, все заинтересовавшие ученых мутации нарушали именно долговременное раскрытие поры. По мнению ученых, «температурно-чувствительный домен» рецептора действует так: пора раскрывается на краткое время, а домен (при достаточной температуре) стабилизирует ее на более длительное.

Как можно заметить, это лишь начало детального понимания того, откуда у нас берутся эти привычные ощущения — «холодно», «теплее», «горячо». Понемногу приближаемся мы к раскрытию механизмов работы и других наших органов чувств. О самом, пожалуй, сложном из них — обонянии — читайте: «Древнейшее из чувств».

Загрузка статьи...