Науковці вперше отримали детальні зображення молекулярного “датчика холоду” в людському організмі. Цей датчик змушує мозок сприймати холодне повітря або смак м’яти як відчуття прохолоди. Результати дослідження допомогли пояснити механізм цього ефекту на молекулярному рівні, повідомляє ScienceDaily.
Про результати дослідження було оголошено під час 70-ї щорічної конференції Biophysical Society у Сан‑Франциско. У центрі уваги — білковий канал TRPM8, який функціонує як сенсор холоду в організмі.
“Уявіть TRPM8 як мікроскопічний термометр всередині вашого тіла”, — зазначив докторант Дюкського університету Хюк‑Джун Лі. За його словами, саме цей сенсор інформує мозок про зниження температури, хоча механізм його функціонування довгий час залишався незрозумілим.
Білок TRPM8 вбудований у мембрани сенсорних нейронів, які пронизують шкіру, ротову порожнину та очі. Коли температура знижується приблизно до діапазону від 46 до 82 градусів за Фаренгейтом (від 7,8°C до 27,8°C), канал відкривається і пропускає іони всередину клітини, що запускає нервовий сигнал до мозку.
Той самий механізм пояснює і відчуття прохолоди від ментолу — речовини, що міститься в м’яті. Вона активує той самий канал, навіть якщо температура навколо залишається незмінною.
Щоб спостерігати цей процес, науковці використали метод кріоелектронної мікроскопії. Цей метод дозволяє вивчати швидко заморожені білки за допомогою електронного променя та отримувати детальні структурні зображення.
Завдяки цьому дослідники змогли зафіксувати різні стани TRPM8 — від закритого до відкритого. Аналіз показав, що холод і ментол активують канал різними, але пов’язаними механізмами всередині білка.
Холод викликає структурні зміни в області пори — частини каналу, через яку проходять іони. Натомість ментол взаємодіє з іншою ділянкою білка, що врешті-решт також призводить до відкриття каналу. Порушення в роботі цього каналу пов’язують із хронічним болем, мігренню, синдромом сухого ока та деякими видами раку.
Одним із прикладів терапії, що використовує цей механізм, є препарат Acoltremon — очні краплі, схвалені FDA для лікування синдрому сухого ока. Як аналог ментолу, він активує “охолоджувальний” шлях і стимулює вироблення сліз.
Під час дослідження вчені також виявили так звану “холодну пляму” — ділянку білка, яка відіграє ключову роль у розпізнаванні температури. Вона допомагає каналу залишатися активним навіть під час тривалого впливу холоду.
“Раніше було незрозуміло, як холод активує цей канал на структурному рівні. Тепер ми бачимо, що холод викликає певні структурні зміни в області пор. Це дає нам основу для розробки нових методів лікування, спрямованих саме на цей шлях”, — підсумував Лі.
Раніше дослідження науковців з Гвельфського університету виявило унікальну здатність королев джмелів виживати під водою до семи днів під час зимової сплячки (діапаузи). Завдяки сповільненню метаболізму на 99% та поєднанню анаеробного дихання з використанням “фізичних зябер”, комахи успішно перечікують затоплення своїх підземних нір.