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这种蛋白质让生物感觉冷

研究人员已经确定了一种能够检测冬季来临的受体蛋白质。

该研究结果计划于8月29日发表在Cell杂志上,揭示了第一种已知的冷感应蛋白,它可以应对极度寒冷。

“很明显,皮肤神经可以感觉到寒冷。但是没有人能够准确地确定它们是如何感知的,”密歇根大学生命科学研究所的教员,该研究的高级作者肖恩旭说。“现在,我想我们有答案。”

当环境温度下降到不舒服甚至危险的水平时,皮肤感觉神经内的受体蛋白质会感知到这种变化,并将这些信息传递给大脑。对于从人类到生命科学研究所的Xu实验室研究的小型毫米长的蠕虫,这种情况确实如此:模型系统秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)

“当你走出去,你感觉它太冷,你就会采取行动,尽快回到温暖的环境,”徐说,他也是密歇根大学医学院分子系教授。综合生理学。“当蠕虫感到寒冷时,它们也会进行回避行为 - 远离寒冷的温度,就像人类一样。”

但与人类或其他复杂生物不同,秀丽隐杆线虫具有简单,良好定位的基因组和短寿命,使其成为研究感官反应的有价值的模型系统。

他说,以前对感冒受体的搜索是不成功的,因为研究人员正在关注与感觉有关的特定基因组,这是一种有偏见的方法。利用秀丽隐杆线虫的简单性,他和他的同事采取了一种不偏不倚的方法。他们查看了数以千计的随机遗传变异,以确定哪些影响了蠕虫对寒冷的反应。

研究人员发现,当温度低于18摄氏度(64华氏度)时,遗漏谷氨酸受体基因glr-3的蠕虫不再响应。该基因负责制备GLR-3受体蛋白。没有这种蛋白质,蠕虫就会对寒冷的温度变得不敏感,这表明这种蛋白质是蠕虫感知寒冷所必需的。

更重要的是,glr-3基因在包括人类在内的物种中具有进化保守性。事实证明,该基因的脊椎动物版本也可以作为感受感受器。

当研究人员将这种基因的哺乳动物版本添加到缺乏glr-3的突变体蠕虫中时 - 因此对寒冷不敏感 - 他们发现它拯救了蠕虫的冷敏感性。他们还将这些基因的蠕虫,斑马鱼,小鼠和人类版本添加到对冷敏感的哺乳动物细胞中。随着基因的所有版本,细胞变得对寒冷的温度敏感。

该基因的小鼠版本GluK2(用于谷氨酸离子型受体红藻氨酸盐型亚基2)因其在脑内传递化学信号的作用而众所周知。然而,研究人员发现,这种基因在一组小鼠感觉神经元中也很活跃,这些神经元通过动物皮肤的感觉结束来检测环境刺激,例如温度。

减少小鼠感觉神经元中GluK2的表达抑制了它们感知冷却但不冷却的温度的能力。该发现提供了额外的证据,即GluK2蛋白在哺乳动物中充当感冒受体。

“这些年来,人们一直关注这个基因在大脑中的功能。现在,我们发现它在外周感觉系统中也有作用,”徐说。“这真的令人兴奋。这是自然界中尚未发现的少数感觉受体之一。”

除了徐,研究的作者是:Elizabeth Ronan,Wei Cai,Mahar Fatima,Hankyu Lee,Zhaoyu Li,Kevin Pipe和Bo Bouan of UM; 中国华中科技大学龚建科,刘金芝,何飞腾,张文元; 华中科技大学刘建峰; 和韩国蔚山国立科学技术研究所的Gun-Ho Kim。


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