Istraživači sa Univerziteta u Mičigenu identifikovali su protein koji omogućava sisarima da osete hladnoću, popunjavajući dugogodišnju prazninu u znanju u oblasti senzorne biologije.
Nalazi, objavljeni u Nature Neuroscience, mogli bi da pomognu da se otkrije kako osećamo i patimo od niske temperature zimi, i zašto neki pacijenti doživljavaju hladnoću drugačije pod određenim uslovima bolesti.
„Polje je počelo da otkriva ove temperaturne senzore pre više od 20 godina, otkrićem proteina koji oseća toplotu pod nazivom TRPV1“, rekao je neuronaučnik Šon Ksu, profesor na Institutu za prirodne nauke U-M i viši autor novog istraživanja.
„Različite studije su otkrile proteine koji osećaju vruće, tople, čak i hladne temperature – ali nismo bili u mogućnosti da potvrdimo šta oseća temperature ispod oko 60 stepeni Farenhajta.“
U studiji iz 2019. godine, istraživači u Ksuovoj laboratoriji otkrili su prvi protein receptora koji oseća hladnoću u Caenorhabditis elegans, vrsti milimetarskih crva koje laboratorija proučava kao model sistema za razumevanje senzornih odgovora.
Pošto je gen koji kodira protein C. elegans evolutivno očuvan kod mnogih vrsta, uključujući miševe i ljude, taj nalaz je pružio polaznu tačku za verifikaciju senzora hladnoće kod sisara: proteina pod nazivom GluK2 (skraćenica od glutamat jonotropnog receptora kainatne podjedinice 2 ).
Za ovu najnoviju studiju, tim istraživača sa Instituta za prirodne nauke i U-M koledža za književnost, nauku i umetnost testirao je svoju hipotezu na miševima kojima je nedostajao GluK2 gen, pa stoga nisu mogli da proizvedu nijedan GluK2 protein. Kroz niz eksperimenata za testiranje bihejvioralnih reakcija životinja na temperaturu i druge mehaničke stimuluse, tim je otkrio da su miševi normalno reagovali na vruće, tople i hladne temperature, ali nisu pokazali nikakav odgovor na štetnu hladnoću.
GluK2 se prvenstveno nalazi na neuronima u mozgu, gde prima hemijske signale kako bi olakšao komunikaciju između neurona. Ali se takođe izražava u senzornim neuronima u perifernom nervnom sistemu (izvan mozga i kičmene moždine).
„Sada znamo da ovaj protein služi potpuno drugačijoj funkciji u perifernom nervnom sistemu, obrađujući temperaturne signale umesto hemijskih signala da oseti hladnoću“, rekao je Bo Duan, vanredni profesor molekularne, ćelijske i razvojne biologije i ko-stariji autor studija.
Dok je GluK2 najpoznatiji po svojoj ulozi u mozgu, Ksu spekuliše da je ova uloga senzora temperature možda bila jedna od prvobitnih svrha proteina. Gen GluK2 ima rođake širom evolucionog stabla, koji sežu sve do jednoćelijskih bakterija.
„Bakterija nema mozak, pa zašto bi onda razvijala način da prima hemijske signale od drugih neurona? Ali bi imala veliku potrebu da oseti svoju okolinu, a možda i temperaturu i hemikalije“, rekao je Ksu, koji je takođe profesor molekularne i integrativne fiziologije na Medicinskom fakultetu U-M.
„Tako da mislim da je senzor temperature možda drevna funkcija, barem za neke od ovih glutamatnih receptora, koji su na kraju kooptirani kako su organizmi evoluirali složeniji nervni sistem.“
Pored popunjavanja praznine u slagalici sa senzorima temperature, Ksu veruje da bi novo otkriće moglo imati implikacije na ljudsko zdravlje i dobrobit. Pacijenti sa rakom koji primaju hemoterapiju, na primer, često doživljavaju bolne reakcije na hladnoću.
„Ovo otkriće GluK2 kao senzora hladnoće kod sisara otvara nove puteve za bolje razumevanje zašto ljudi doživljavaju bolne reakcije na hladnoću, pa čak i možda nudi potencijalnu terapijsku metu za lečenje tog bola kod pacijenata čiji je osećaj hladnoće prestimulisan“, rekao je Ksu.
