三个实验室同时发现“冷蛋白”的存在

  夏天放在口中的冰块可以带给你无限清凉，但这是哪种蛋白的功劳呢？三个不同的小组对小鼠的最新研究都表明，一种名为TRPM8的蛋白质在产生冷知觉的过程中起着主导作用，并且控制着低温对机体疼痛的缓解效果。由于人类和小鼠都具有编码该蛋白的基因，因此科学家推断，人类体内也具有类似的蛋白受体和生理机制。

  TRPM8与感应热和辣的蛋白质属于同一家族，它存在于特定神经细胞的细胞膜上，成为响应外界信号的开关通道。科学家研究发现，当温度低于27摄氏度或者薄荷醇存在的条件下，TRPM8通道都会打开，使钙离子等带正电的粒子进入细胞。

  最新的三项研究都表明，由于基因突变而无法制造TRPM8的小鼠，对于较低的温度几乎没有感觉，这确立了TRPM8在生物体感应低温过程中的主导地位。其中，美国加州大学旧金山分校的David  Julius和同事直接检测了小鼠皮肤神经的电化学变化，他们的研究5月30日在线发表于《自然》杂志上。

  人们知道，冰冷可以使皮肤麻木，缓解疼痛和炎症。为了弄清楚TRPM8是否与这一过程有关，美国斯克利普斯研究所（Scripps  Research  Institute）的Ardem  Patapoutian和同事将一种会产生疼痛感的化学物质分别注入突变鼠和正常鼠体内，结果发现，TRPM8基因突变鼠的疼痛时间更久。这证明了TRPM8蛋白与低温诱发的疼痛缓解有关。他们的研究论文发表在5月3日的《神经元》上。

  在第三项研究中，美国宾州Johnson药物研发实验室（Johnson  &  Johnson's  pharmaceutical  research  and  development  lab）的Ning  Qin和同事研究了TRPM8蛋白与医学上“冷超敏”（Cold  allodynia，对低温极度敏感）症状的关系。结果发现，即使在缺乏TRPM8蛋白的小鼠中人工导入患“冷超敏”的条件，这些小鼠也不会对低温表现出显著的敏感性。相关论文同样发表在5月3日的《神经元》上。

  新的结论无疑令人振奋，不过，  有科学家表示，机体的冷反应机制比较复杂，还需要进行更多的研究才能最终确定是否应该以TRPM8为标靶进行药物开发。（科学网  任霄鹏/编译）

        本周在线版《Nature》一篇文章证实，长期以来被认为的在冷感觉中发挥关键作用的一种铁离子通道，在小鼠体内的确驱动对低温进行反应。研究人员发现没有TRPM8功能受体的小鼠，缺乏感知低温的能力。另外，本月《Neuron》两篇文章报道说TRPM8敲除小鼠缺乏冷感知能力，再次支持了这项发现。

        文章高级作者、加州大学旧金山分校（UCSF）David  Julius说：“我认为事情很清楚了，TRPM8是冷刺激的主要探测器。”之前有研究结果显示，不同的瞬时受体电位（transient  receptor  potential，TRP）离子通道与不同温度下温度感知有关。其中一种名为TRP  melastatin  8（TRPM8）的通道，能够被薄荷醇（menthol）等化学冷感剂（cooling  agents）或环境低温激活。而另一些研究发现，TRPM8可能不包含冷感知主要机制。

        为了弄清TRPM8在冷感知中的作用，由UCSF学校  Diana  Bautista、Jan  Siemens和威斯康星医学院Joshua  Glazer率领的研究小组，分析TRPM8缺陷小鼠。这些小鼠的神经元对薄荷醇和另一种冷感剂没有反应，而且完整感觉神经纤维对冷的敏感度显著下降。TRPM8缺陷小鼠在冷感知中也存在行为缺陷。比如向小鼠爪添加丙酮，通常情况下丙酮蒸发所带来的冷感觉会使小鼠缩爪，而基因敲除小鼠在实验过程中几乎没有缩爪反应。

        TPRM8敲除小鼠还不能区分相邻表面的温度差异。如果相邻表面比较冷，野生型小鼠偏爱停留在30°C的表面。随着较冷的表面的温度下降，它们停留在温暖表面的时间延长。TRPM8敲除小鼠在较冷表面温度下降到15°C以下之前，没有这种偏爱。即便在最低温度，敲除小鼠比野生型小鼠停留在冷表面的时间长。

        TRPM8缺失小鼠在低于15°C的冷温度下有一些感知能力，15°C是无害低温（innocuous  cool  temperature，生物通编者译）和有害低温（noxious  cold  temperature，生物通编者译）之间的极限。未参与实验的南加州大学David  McKemy说：“TRPM8敲除小鼠对有害低温的反应下降，但仍有反应。”此受体并不是“被发现的感知寒冷的唯一事物。”Julius说，不清楚的是在低温下是否有其它机制发挥作用，虽然它们与组织损伤或血管变化有关。“低温和有害低温之间真的有不同机制吗？”

        两篇《Neuron》文章反应了十分相似的结果，都发现薄荷醇在TRPM8缺陷细胞中的微余效。“三篇文章反应了一些选择的、未知机制，但总体上说冷反应的大部分很可能取决于TRPM8。”（生物通  小粥）

        夏日炎炎，吃一根雪糕或含一块薄荷糖，都能给人清凉的感觉。科学家最近在分子水平上找到了这种清凉感的根源——一种特殊的受体蛋白质。

        这种蛋白质名叫ＴＲＰＭ８，科学家已经证实它在实验鼠体内起着能感知温度降低的作用，还能感知薄荷中的清凉物质——薄荷醇的存在。科学家认为，人体内的这种蛋白质有类似作用。

        三个研究小组最近在《神经元》和《自然》杂志上分别发表报告说，缺乏ＴＲＰＭ８蛋白质的实验鼠失去了对凉爽温度和薄荷醇的大部分感知力。

        美国加利福尼亚大学旧金山分校的研究小组发现，缺少这种蛋白质的变异实验鼠在遇冷时，皮肤神经的电位几乎没有变化，即它们对温度降低没有感觉。

        ＴＲＰＭ８蛋白质与感知高温和辣椒素的蛋白质属于同一类，这些蛋白质存在于某些神经的细胞膜中，形成离子通道，通道在受到外界信号刺激时打开或关闭。

        较低的温度和薄荷醇都能使ＴＲＰＭ８通道打开，让钙离子等带正电的小粒子进入细胞内部。实验室研究显示，在温度降到２７摄氏度以下时，人类和实验鼠细胞的该通道都会打开。不过ＴＲＰＭ８只在中等程度的低温下起关键作用，在温度低于１０摄氏度时，机体对寒冷的反应就不再由它主要负责。

        研究人员认为，低温能麻痹皮肤、缓解疼痛。美国斯克里普斯研究所的科学家证实，缺乏ＴＲＰＭ８蛋白质的变异鼠对疼痛更敏感，这表明该蛋白质是低温能够减少痛感的原因。

        强生公司医药研究开发实验室的科学家则发现，ＴＲＰＭ８蛋白质可能对治疗“冷痛觉过敏”，即对低温过于敏感，并在非伤害性低温下也感觉异常疼痛的疾病有所启发。能使普通实验鼠患上“冷痛觉过敏”的人工手段对缺乏ＴＲＰＭ８蛋白质的鼠无效，这意味着针对该蛋白质起作用的药物可能治疗这种疾病。 (责任编辑：泉水)

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