Белок памяти оказался рецептором холода

Для температур ниже десяти градусов у млекопитающих есть специальный рецептор, однако работает он в паре с более высокотемпературным «коллегой».

Совсем недавно мы писали о рецепторах, которые помогают нам ощущать легчайшие прикосновения. В связи с ними мы говорили, что даже такие простые, казалось бы, чувства, как чувство температуры и чувство осязания, с молекулярно-клеточной точки зрения представляют собой довольно сложную картину. Как в осязании есть рецепторные молекулы, настроенные на механическое давление разной силы, так и в температурном чувстве есть рецепторы, настроенные на разные температурные интервалы. (О рецепторах осязания и рецепторах температуры часто говорят вместе, потому что их объединила одна Нобелевская премия.)

На очень высокую температуру, под 40°С и выше, реагирует TRPV1; для интервала от 33 до 38°С есть TRPM2; когда температура падает ниже 26°С, включается TRPM8. Этот последний можно назвать рецептором прохлады, но не холода – на температурах ниже 10°С он работает плохо. Кроме того, мыши, у которых отключали TRPM8, переставали чувствовать прохладу, однако ощущали сильный холод. То есть для температур, стремящихся к нулю, очевидно, должен быть специальный рецептор. Именно его описывают в Nature Neuroscience Вэй Цай и его коллеги из Мичиганского университета. Это белок GluK2, или GRIK2, и открыли его на самом деле далеко не вчера. GluK2 представляет собой ионотропный рецептор, то есть, будучи активированным, он начинает пропускать через мембрану потоки ионов; ещё он активируется нейромедиатором глутаматом, а также каиновой кислотой. (Каиновая кислота содержится в некоторых водорослях и с её помощью изучают разные нейробиологические процессы, в том числе работу каинатных рецепторов – GluK2 относится к глутаматным каинатным рецепторам).

До сих пор GluK2 изучали преимущественно как белок, участвующий в формировании синапсов и потому крайне важный для обучения и памяти. Однако несколько лет назад у круглых червей обнаружили рецептор, который помогал им чувствовать сильный холод (для червей сильный холод – это 17–18°С). Оказалось, что на холодовый рецепторный белок червей весьма похож известный GluK2 млекопитающих. Оставалось проверить экспериментально, действительно ли он даёт чувство холода.

Эксперимент ставили на мышах, которые выбирали, где им приятнее сидеть: там, где под лапами 30°С, или там, где под лапами прохладно, очень прохладно или вообще холодно, до 5°С. Для мышей 30°С – комфортная температура, и чем неприятнее им было сидеть на холодном месте, тем быстрее они стремились перейти туда, где тепло. Отключая температурные рецепторы, можно было заметить, что мыши внезапно как будто переставали различать комфортное тепло и некомфортный холод.

У мышей отключали TRPM8 и GluK2, порознь или вместе. Как и ожидалось, когда отключали только TRPM8, мыши переставали чувствовать разницу между теплом и прохладой примерно до 15°С. Когда отключали только GluK2, мышей по-прежнему тянуло на тёплую поверхность, то есть холод они чувствовали. А вот когда отключали оба белка сразу, мыши как будто вообще переставали отличать 30°С что от 15°С, что от 5°С. То есть GluK2 – действительно рецептор холода, но для работы ему нужен рецептор прохлады TRPM8.

Кроме того, GluK2 помогает чувствовать боль от холода. Если мышиную лапу поставить на поверхность с температурой 0°С, то через какое-то время мышь начнёт застуженную лапу лизать. Это обычная реакция на боль, от чего бы она ни произошла. С отключённым GluK2 мыши начинали лизать замёрзшую лапу заметно позже, чем когда GluK2 работал, то есть без GluK2 болевой сигнал доходил с задержкой.

Боль от холода – обычное дело, мы все знаем, как мороз щиплет кожу, однако до сих пор было неясно, как холодовые импульсы соединяются с болевыми. Есть люди, гиперчувствительные к холоду, у которых низкие температуры вызывают затяжные боли, и если GluK2 похожим образом работает и у человека, то можно подумать о каких-нибудь лекарствах, которые снимали бы холодовую боль, действуя либо на сам GluK2, либо на белки, регулирующие его активность.