Як нервові клітини реагують на тепло

Знання того, як клітини виявляють температуру та дотик на молекулярному рівні, допомагає зрозуміти перетворення цих стимулів у нервові сигнали. Це дозволяє нам сприймати навколишній світ та взаємодіяти з ним.

Нервові сигнали попереджають мозок

Вчений Каліфорнійського університету в Сан-Франциско (США) Девід Джуліус, щоб з’ясувати, як нервові клітини виявляють тепло, використовував капсаїцин. Цей компонент перцю чилі активує теплові рецептори.

Вчені під керівництвом Джуліуса взяли ДНК генів, активних у сенсорних клітинах, і додали фрагменти ДНК до клітин, які були нечутливі до капсаїцину. З тисяч фрагментів ДНК вони зрештою виділили один білок під назвою TRPV1, який може зробити клітини сприйнятливими до капсаїцину.

У разі зіткнення з підвищеними температурами TRPV1 відкривається. Це дозволяє позитивно зарядженим іонам кальцію (CA2+) запускати електричні нервові сигнали у мозок, щоб попередити про відчуття тепла.

Чому білок змінює форму

Аналогічне відкриття зробили вчені дослідницького центру Scripps Research. Вони ідентифікували аналогічний білок TRPM8, який реагує на холод.

Експерти також виявили два сенсорні рецептори, які діють як іонні канали — молекулярні ворота: вони контролюють потік заряджених атомів у клітину або з неї. Тактильні органи, клітини Меркеля, пов’язані з нейронами, локалізуються на кінчиках пальців та інших сенсорних точках.

Великі п’єзо-білки, що складаються з 2500 амінокислот, утворюють новий клас іонних каналів, які відкриваються у відповідь на механічний тиск.

П’єзопротеїн має три лопаті у формі пропелера, які згинаються, створюючи форму чаші навколо іонопровідної пори. При застосуванні тактильного стимулу білок змінює форму; вигнуті лопаті сплющуються і відкривають центральну пору, дозволяючи клітинам Меркеля CA2+ текти до нервового волокна. Потім сенсорні нейрони посилають електричний нервовий сигнал у спинний та головний мозок.

Це знання, на думку дослідників, допоможе розробити нові методи лікування широкого спектра захворювань, включаючи хронічний біль.