این پروتئین به این صورت است که موجودات احساس سرما می کنند.

 

این یافته ها، که برای انتشار در 29 آگوست در ژورنال Cell، برنامه ریزی شده است، اولین پروتئین حساس به سرما برای پاسخ به سرمای شدید را نشان می دهد. شاون زو، عضو هیئت علمی مؤسسه علوم حیات دانشگاه میشیگان و نویسنده ارشد این تحقیق گفت: "واضح است که اعصاب پوست می توانند احساس سرما کنند. اما هیچ کس نتوانسته است دقیقاً اشاره کند که چگونه  آنها را حس می کند." "اکنون، من فکر می کنم پاسخی داریم."

 

هنگامی که درجه حرارت محیط به میزان ناراحت کننده و حتی خطرناک کاهش یابد، پروتئین های گیرنده در اعصاب حسی در پوست، این تغییر را درک می کنند و آن اطلاعات را به مغز منتقل می کنند. این امر در مورد ارگانیسم های موجود از انسان تا کوچکترین آنها کرم های کوچک و چند میلی متری که محققان در آزمایشگاه زو در موسسه علوم حیات مطالعه می کنند صدق می کند: سیستم مدل Caenorhabditis elegans.

 

زو، که همچنین استاد گروه مولکولی و فیزیولوژی یکپارچه دانشکده پزشکی UM است، گفت: "هنگامی که شما بیرون می روید و احساس می کنید بیش از حد سرد است، می خواهید برای بازگشت سریع به محیط گرمتر اقدام کنید." 

"هنگامی که کرم ها احساس سرما می کنند، آنها همچنین درگیر رفتار اجتناب هستند - دوری از دمای سرد، درست مانند انسان."

 

 

روباه در برف

 

 

اما برخلاف انسان یا ارگانیسم های پیچیده دیگر، C. elegans یک ژنوم ساده، نقشه برداری شده و طول عمر کوتاه دارد و آنها را به یک سیستم مدل ارزشمند برای مطالعه پاسخ های حسی تبدیل می کند.

زو گفت، جستجوهای قبلی در مورد گیرنده سرما ناموفق بوده است زیرا محققان روی گروههای خاصی از ژنها که مربوط به احساس هستند، متمرکز شده اند و این یک رویکرد مغرضانه است. در عوض، او و همکارانش با تکیه بر سادگی C. elegans، رویکردی بی طرفانه به پیش گرفتند. آنها هزاران تنوع ژنتیکی تصادفی را مورد بررسی قرار دادند تا مشخص کنند که پاسخ کرمها به سرما چه تاثیری دارد.

 

محققان دریافتند که کرم هایی که ژن گیرنده گلوتامات glr-3 را از دست می دهند، دیگر هنگامی که دمای پایین تر از 18 درجه سانتیگراد (64 درجه فارنهایت) باشد، پاسخی نمی دهند. این ژن مسئول ساخت پروتئین گیرنده GLR-3 است. بدون این پروتئین، کرمها نسبت به دمای سرد بی حس می شوند و این نشان می دهد که پروتئین لازم است تا کرم ها احساس سرما کنند.

 

علاوه بر این، ژن glr-3 به طور تکاملی در بین گونه ها از جمله انسان حفظ می شود. و به نظر می رسد که نسخه های مهره داران ژن نیز می توانند به عنوان یک گیرنده حساس به سرما عمل کنند.

 

هنگامی که محققان نسخه پستانداران این ژن را به کرم های جهش یافته فاقد گلر -3 اضافه کردند - و از این رو نسبت به سرما بی حس بودند - دریافتند که این حساسیت به سرماخوردگی کرم ها را نجات می دهد. آنها همچنین نسخه های این ژن  را به کرم، گورخر، موش و انسان به سلول های پستانداران غیر حساس به سرما اضافه کردند. با تمام نسخه های این ژن ، سلول ها به دمای سرما حساس می شوند.

 

نسخه ژن موش، GluK2 (برای زیر واحد 2 کائینات گیرنده یونیوتروپیک گلوتامات)، به دلیل نقش آن در انتقال سیگنالهای شیمیایی در مغز به خوبی شناخته شده است. با این حال محققان دریافتند که این ژن در گروهی از نورونهای حسی موش نیز فعال است که محرکهای محیطی مانند دما را از طریق انتهای حسی در پوست حیوانات تشخیص می دهد.

 

کاهش بیان GluK2 در نورون های حسی موش توانایی آنها را در احساس دمای سرد نه خنک سرکوب می کند. این یافته ها شواهد دیگری را ارائه می دهد که پروتئین GluK2 به عنوان یک گیرنده سرد در پستانداران عمل می کند.

 

زو گفت: "در طول این سالها، توجه به عملکرد این ژن در مغز متمرکز شده است. اکنون، ما دریافتیم که این نقش در سیستم حسی محیطی نیز نقش دارد." "این بسیار هیجان انگیز است. این یکی از معدود گیرنده های حسی باقی مانده بود که هنوز در طبیعت مشخص نشده بود."

 

 

منبع:

Jianke Gong, Jinzhi Liu, Elizabeth A. Ronan, Feiteng He, Wei Cai, Mahar Fatima, Wenyuan Zhang, Hankyu Lee, Zhaoyu Li, Gun-Ho Kim, Kevin P. Pipe, Bo Duan, Jianfeng Liu, X.Z. Shawn Xu. A Cold-Sensing Receptor Encoded by a Glutamate Receptor Gene. Cell, 2019; DOI: 10.1016/j.cell.2019.07.034