Odkrycie nowego białka zakłócającego zmysł dotyku Nauki

Skóra jest największym organem w organizmie człowieka. Mężczyzna może mieć powierzchnię dwóch metrów kwadratowych, ważyć do pięciu kilogramów i mieć grubość od jednego centymetra w podeszwach stóp lub do 0,5 milimetra w workach jąder. Jest to interfejs, poprzez który człowiek nawiązuje kontakt ze środowiskiem, odczuwając wszystko, od zimna po oparzenia, poprzez uderzenia i kształty. W jego trzech głównych warstwach, szczególnie w naskórku, znajduje się ponad 11 000 białek, z których większość pełni nieodkryte jeszcze funkcje. Teraz grupa badaczy odkryła taki, który nazywa się… Elkin1Co wydaje się być niezbędne dla zmysłu dotyku, który jest najbardziej zapomnianym ze zmysłów. Jeśli ich zabraknie, możemy nie być w stanie odczuć wszystkich pieszczot.

Gary’ego Lewina, Centrum Medycyny Molekularnej Maxa Delbrücka (Niemcy) od ponad 20 lat zajmuje się badaniem kanałów jonowych, białek znajdujących się w błonach komórkowych i otoczkach. Mają zdolność otwierania się, tworząc pory, które umożliwiają wymianę jonów pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem. Pełnią różne funkcje w zależności od typu komórki. W przypadku neuronów kanały te przekształcają określony bodziec (ciepło, zimno, ciśnienie) na prądy jonowe (podobne do prądu elektrycznego), które docierają do większości zakończeń nerwów obwodowych w mózgu. W 2020 roku podczas badania tkanki czerniaka badacz z Pracowni Fizjologii Molekularnej Somatosensacji pod kierownictwem Lewina odkrył To białko nadaje komórkom nowotworowym wrażliwość mechaniczną. „Odkryliśmy, że mają one aktywność kanałów jonowych bardzo podobną do aktywności receptorów dotyku. Ustalamy Elkin1 Jako odpowiedzialny za tę działalność. „Następny krok był oczywisty i polegał na sprawdzeniu, czy chodzi o dotyk” – mówi główny autor tego badania, który kilka lat temu odkrył, że ogolone myszy nie odczuwają bólu.

Aby to zbadać, przeprowadzili serię eksperymentów na myszach i komórkach ludzkich, których wyniki właśnie opublikowali czasopismo Nauki. U gryzoni dokonano edycji genu ELKIN1 przy użyciu CRISPR, tak aby nie wyrażały białka homologicznego. Następnie kawałkiem bawełny łaskotali swoje tylne nogi. Odkryli, że ci, którzy nie modyfikowali, usuwali je w 90% przypadków (początkowo 100%). Jednak zmutowane myszy usunęły go tylko w 47,5% przypadków.

„Elkin1 „Odgrywa ważną rolę w procesie dotyku” – mówi Oscar Sanchez z Lewin Lab i współautor artykułu. „Ale istnieją inne kanały jonowe, takie jak PIEZO2. „Jest prawdopodobne, że w przypadkach, w których myszy zareagowały, rekompensowało to brak drugiego kanału” – dodaje. W październiku 2021 r. przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny badaczom Davidowi Juliusowi i Erdemowi Patapoutyanowi. Pierwszy za odkrycie receptora Notch. Ciepło. Drugi, ponieważ po raz pierwszy opisał dwie osoby odpowiedzialne za uczucie ucisku, które nazwano 1 peso I peso2. Reguluje odczuwanie ciśnienia w narządach wewnętrznych, oddychanie czy kontrolę moczu w pęcherzu. Drugi, obok propriocepcji, zmysłu, dzięki któremu można zamknąć oczy i dotknąć nosa, jest kluczem do zmysłu dotyku. Jeśli teraz ta praca zostanie potwierdzona, peso2 I Elkin1 Będą współpracować.

Według Lewina „pełnią funkcje uzupełniające, z których każda odpowiada za około 50% dotyku”. Jeśli tak, różne wrażenia dotykowe z zewnątrz docierałyby do zakończeń neuronów czuciowych, zaczynając od zwojów rdzeniowych (w kręgosłupie), a kończąc na skórze. Tam peso2 I Elkin1W sposób nakładający się lub łączony przekształcają dotyk w prąd jonowy, który przepływa przez układ nerwowy, aż dotrze do mózgu, który jest odpowiedzialny za interpretację tego, czy to, co czujesz, to dotyk, czy kamień.

Musieli przełożyć wyniki zaobserwowane u myszy na ludzi. W tym celu wykorzystali rodzaj ludzkich neuronów czuciowych uzyskanych z komórek macierzystych. W rzeczywistości nie są to neurony, ale mają te same właściwości elektrofizjologiczne, co neurony w zwojach rdzeniowych. Odkryli w nich istnienie obu Elkin1 Oprócz prądów generowanych przez ciśnienie przy użyciu tych małych pipet, które mają rozmiar nie większy niż kilka mikronów, jest to jedno z najważniejszych osiągnięć w tych badaniach.

Jeśli Luis bada kanały jonowe od dwudziestu lat, José Antonio Vega, profesor anatomii człowieka i embriologii na Uniwersytecie w Oviedo, bada bodźce mechaniczne od 43 lat. „Od początku tego stulecia badano wiele z tych kanałów. Znane są nocyceptory (te odpowiedzialne za ból), termoreceptory, te odpowiedzialne za ekstremalne temperatury… i higroreceptory, to znaczy te za wilgoć, która jest tam, ale jeszcze ich nie odkryliśmy. Masz jedno ramię na zewnątrz, a drugie w ciepłej wodzie. Czujesz, że jest mokro, ale nie wiemy, jak to uczucie się pojawia. Stoję za nimi od wielu lat. Vega, która miała okazję zapoznać się z badaniami Lewisa i jego współpracowników. Podkreśla jej doskonałość i wysoki poziom. A nawet kunszt. Komentuje: „Chcę zdobyć tę technologię”. Ale uważa też, że nie zamykają one kręgu.

„Wykazali, że gen ten ulega ekspresji w mechanoreceptywnych neuronach czuciowych w zwojach rdzeniowych. Elkin1. I też to pokazują Elkin1 „Nadanie kulturom komórkowym wrażliwości mechanicznej jest konieczne i wystarczające” – podkreśla Vega, i dodaje: „Badają komórki, zwoje nerwowe, badają włókna, ale nie badają wrażliwych cząstek znajdujących się pod skórą”. Dla niego tego właśnie brakuje. W swojej książce Dotyk. Dotknij i poczuj (Darmowy dostęp), którego współautorem jest także Ivan Suazo z Autonomicznego Uniwersytetu Chile, anatomiczny i funkcjonalny opis zmysłu dotyku rozpoczyna się od szeregu podskórnych narządów zmysłów, zwanych ciałami czuciowymi. Tutaj wszystko się zaczyna. W którym ciśnienie mechaniczne przekształca się w bodźce elektryczne poprzez kanały jonowe. „Jest wystarczająco dużo danych, aby to stwierdzić Elkin1 „Uczestniczy w dotyku, ale nie wydaje się, aby zaczynało się w nim wrażenie dotykowe”. Vega planuje poprosić łapy myszy, aby sprawdziły obecność nowego kanału jonowego w cząsteczkach ich skóry.

Dla Teresy Giraldez, profesor na Uniwersytecie La Laguna (Teneryfa) i badaczki różnych kanałów jonowych, jest to najlepsze badanie naukowe: „Taka praca pokazuje, że te historie nie są kompletne. Ludzie myślą, że dali Erdemowi Nagrodę Nobla .” [Patapoutian]Nie ma nic do zrobienia. Zawsze jednak można dalej pociągać za sznurek, tak jak zrobili to badacze, którzy zaproponowali ten nowy, wrażliwy mechanicznie kanał. Podobnie jak Vega, Giraldez wskazuje, czego brakuje: „Teraz musisz udowodnić, że neurony dotykowe odczytują ten gen, wytwarzają białko, a także wyrażają je w błonie i wytwarzają bodziec elektryczny”. Gdy już znajdą go w samych granulkach – jak to miało miejsce w przypadku Nagrody Nobla w 2021 r. – znajdą osoby ze zmutowanym genem ELKIN1, które nie odróżniają, powiedzmy, ciosu od pieszczoty, mogą zdobyć nagrodę.

Możesz śledzić Temat W Facebook, S I Instagramalub zarejestruj się tutaj, aby otrzymać Nasz cotygodniowy biuletyn.