研究人员已经确定了一种可以检测冬季来临的受体蛋白。
这项研究的结果计划于8月29日发表在《细胞》杂志上，揭示了第一种已知的冷敏感蛋白，它可以应对极端寒冷。
“显然，皮肤神经会感到寒冷。但没有人能确切地知道他们是如何被感知的，”密歇根大学生命科学研究所的教员、该研究的资深作者肖恩旭说。“现在，我想我们有答案了。”
当环境温度下降到不舒服甚至危险的水平时，皮肤感觉神经中的受体蛋白质会感知到这种变化，并将这种信息传递给大脑。生命科学研究所徐实验室从人类身上研究的小毫米蠕虫也是如此：以秀丽隐杆线虫为模型系统。
“当你出门感觉太冷时，你会采取行动，尽快回到温暖的环境中，”徐说，他也是密歇根大学医学院的分子科学教授。综合生理学。"当蠕虫感到寒冷时，它们也会进行回避行为——远离寒冷的温度，就像人类一样."
然而，与人类或其他复杂生物不同，秀丽隐杆线虫基因组简单、定位准确、寿命短，是研究感觉反应的有价值的模型系统。
他说，之前对冷受体的研究没有成功，因为研究人员专注于与感觉相关的特定基因组，这是一种有偏见的方法。利用秀丽隐杆线虫的简单性，他和他的同事采取了不偏不倚的方法。他们观察了数以千计的随机基因变异，以确定哪些会影响蠕虫对寒冷的反应。
研究人员发现，当温度低于18摄氏度(64华氏度)时，缺失谷氨酸受体glr-3基因的蠕虫不再有反应。该基因负责制备GLR-3受体蛋白。没有这种蛋白质，蠕虫会对寒冷的温度变得不敏感，这表明这种蛋白质是蠕虫感知寒冷所必需的。
更重要的是，glr-3基因在包括人类在内的物种中进化上是保守的。已经证明这种基因的脊椎动物版本也可以用作受体。
当研究人员将哺乳动物版本的基因添加到缺乏glr-3的突变蠕虫中，从而对寒冷不敏感时，他们发现它挽救了蠕虫的寒冷敏感性。他们还将蠕虫、斑马鱼、老鼠和人类版本的这些基因添加到对寒冷敏感的哺乳动物细胞中。有了所有版本的基因，细胞对低温变得敏感。
这种基因的小鼠版本GluK2(用于谷氨酸离子受体，红藻氨酸亚基2)因其在大脑中传递化学信号的作用而众所周知。然而，研究人员发现，这种基因在一组小鼠感觉神经元中也很活跃，它们通过动物皮肤的感觉端检测温度等环境刺激。
降低小鼠感觉神经元中GluK2的表达抑制了它们感知冷却但不感知冷却温度的能力。这一发现为GluK2蛋白在哺乳动物中充当冷受体提供了额外的证据。
“这些年来，人们一直在关注这种基因在大脑中的功能。现在，我们发现它也在外周感觉系统中发挥作用，”徐说。“真的很刺激。这是自然界中少数尚未发现的感觉感受器之一。”
除了徐，该研究的作者还有伊丽莎白罗南、玛哈法蒂玛、李汉宇、凯文皮普和博布万；华中科技大学龚建科、刘、何、华中科技大学刘剑锋；和韩国蔚山国家科学技术研究所的金根浩。