תעלומה ארוכת שנים נפתרה – חוקרים חושפים חלבון שאחראי לתחושת קור

חוקרים מאוניברסיטת מישיגן גילו את החלבון המאפשר ליונקים לחוש קור, וממלאים פער ידע רב שנים בתחום הביולוגיה החושית.

הממצאים, שפורסמו ב מדעי המוח בטבעיכול לעזור לפענח כיצד אנו חשים וסובלים מטמפרטורה קרה בחורף, ומדוע חלק מהחולים חווים קור בצורה שונה בתנאי מחלה מסוימים.

"התחום התחיל לחשוף את חיישני הטמפרטורה האלה לפני יותר מ-20 שנה, עם גילוי חלבון חישת חום בשם TRPV1", אמר מדען המוח שון שו, פרופסור במכון למדעי החיים של UM ומחבר בכיר של המחקר החדש.

"מחקרים שונים מצאו את החלבונים שחשים טמפרטורות חמות, חמות ואפילו קרירות – אך לא הצלחנו לאשר מה חש בטמפרטורות מתחת ל-60 מעלות פרנהייט."

במחקר 2019, חוקרים במעבדה של שו גילו את החלבון הראשון של קולטן חישת קור ב- Caenorhabditis elegans, מִין של תולעים באורך מילימטר שהמעבדה חוקרת כמערכת מודל להבנת תגובות חושיות.

מכיוון שהגן המקודד לחלבון C. elegans נשמר מבחינה אבולוציונית במינים רבים, כולל עכברים ובני אדם, הממצא הזה סיפק נקודת מוצא לאימות חיישן הקור ביונקים: חלבון בשם GluK2 (קיצור של Glutamate ionotropic receptor kainate type subunit 2 ).

זיהוי חיישן הקור של היונקים

למחקר האחרון הזה, צוות חוקרים מהמכון למדעי החיים והמכללה לספרות, מדעים ואמנויות של UM בדק את ההשערה שלהם בעכברים שחסר להם את הגן GluK2, ולכן לא יכלו לייצר חלבונים של GluK2. באמצעות סדרה של ניסויים לבדיקת התגובות ההתנהגותיות של בעלי החיים לטמפרטורה ולגירויים מכניים אחרים, הצוות מצא שהעכברים הגיבו כרגיל לטמפרטורות חמות, חמות וקרירות, אך לא הראו תגובה לקור מזיק.

GluK2 נמצא בעיקר על נוירונים במוח, שם הוא מקבל אותות כימיים כדי להקל על התקשורת בין נוירונים. אבל זה מתבטא גם בנוירונים תחושתיים במערכת העצבים ההיקפית (מחוץ למוח ולחוט השדרה).

"עכשיו אנחנו יודעים שהחלבון הזה משרת פונקציה שונה לחלוטין במערכת העצבים ההיקפית, מעבד סימני טמפרטורה במקום אותות כימיים כדי לחוש קור", אמר בו דואן, פרופסור חבר באוניברסיטת UM לביולוגיה מולקולרית, תאית והתפתחותית ומחבר בכיר. של המחקר.

בעוד ש-GluK2 ידוע בעיקר בתפקידו במוח, שו משער שתפקיד חישת טמפרטורה זה עשוי להיות אחת המטרות המקוריות של החלבון. לגן GluK2 יש קרובי משפחה על פני העץ האבולוציוני, כל הדרך חזרה לחיידקים חד-תאיים." לחיידק אין מוח, אז למה שהוא יפתח דרך לקבל אותות כימיים מנוירונים אחרים? אבל יהיה לו צורך גדול לחוש את הסביבה שלו, ואולי גם טמפרטורה וגם כימיקלים", אמר שו, שהוא גם פרופסור לפיזיולוגיה מולקולרית ואינטגרטיבית בבית הספר לרפואה של UM. "אז אני חושב שחישת טמפרטורה עשויה להיות פונקציה עתיקת יומין, לפחות עבור חלק מקולטני הגלוטמט האלה, שבסופו של דבר נכללה כשאורגניזמים התפתחו מערכות עצבים מורכבות יותר."

בנוסף למילוי הפער בפאזל חישת הטמפרטורה, שו מאמין שלממצא החדש עשויות להיות השלכות על בריאות האדם ורווחתו. חולי סרטן המקבלים כימותרפיה, למשל, חווים לעיתים קרובות תגובות כואבות לקור.

"הגילוי הזה של GluK2 כחיישן קור ביונקים פותח נתיבים חדשים להבין טוב יותר מדוע בני אדם חווים תגובות כואבות לקור, ואפילו אולי מציע יעד טיפולי פוטנציאלי לטיפול בכאב זה בחולים שתחושת הקור שלהם מעוררת יתר על המידה", אמר שו.

המחקר נתמך על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאות. כל ההליכים שבוצעו בעכברים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים ובוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות.