Чому м’ята створює відчуття холоду – відкрито механізм роботи рецептора TRPM8 – новини науки

Метод кріоелектронної мікроскопії допоміг зафіксувати структуру білкового каналу TRPM8.

Дослідники вперше отримали детальні зображення молекулярного “датчика холоду” в людському організмі. Саме він змушує мозок сприймати холодне повітря або смак м’яти як відчуття прохолоди. Результати допомогли пояснити механізм цього ефекту на молекулярному рівні, повідомляє ScienceDaily.

Про результати дослідження повідомили під час 70-ї щорічної конференції Biophysical Society у Сан‑Франциско. У центрі роботи — білковий канал TRPM8, який працює як сенсор холоду в організмі.

“Уявіть TRPM8 як мікроскопічний термометр всередині вашого тіла”, — пояснив докторант Дюкського університету Хюк‑Джун Лі. За його словами, саме цей сенсор повідомляє мозку, коли температура знижується, хоча механізм його роботи довгий час залишався незрозумілим.

Білок TRPM8 вбудований у мембрани сенсорних нейронів, які пронизують шкіру, ротову порожнину та очі. Коли температура падає приблизно до діапазону від 46 до 82 градусів за Фаренгейтом (від 7,8°C до 27,8°C), канал відкривається і пропускає іони всередину клітини, що запускає нервовий сигнал до мозку.

Той самий механізм пояснює і відчуття прохолоди від ментолу — речовини, яка міститься в м’яті. Вона активує той самий канал, навіть якщо температура навколо не змінюється.

Щоб побачити цей процес, дослідники застосували метод кріоелектронної мікроскопії. Він дозволяє вивчати швидко заморожені білки за допомогою електронного променя та отримувати детальні структурні зображення.

Завдяки цьому вчені змогли зафіксувати різні стани TRPM8 — від закритого до відкритого. Аналіз показав, що холод і ментол активують канал різними, але пов’язаними механізмами всередині білка.

Холод спричиняє структурні зміни в області пори — частини каналу, через яку проходять іони. Натомість ментол зв’язується з іншою ділянкою білка, що зрештою також призводить до відкриття каналу. Порушення в роботі цього каналу пов’язують із хронічним болем, мігренню, синдромом сухого ока та деякими видами раку.

Одним із прикладів терапії, що використовує цей механізм, є препарат Acoltremon — очні краплі, схвалені FDA для лікування синдрому сухого ока. Як аналог ментолу, він активує “охолоджувальний” шлях і стимулює вироблення сліз.

Під час дослідження вчені також виявили так звану “холодну пляму” — ділянку білка, яка відіграє ключову роль у розпізнаванні температури. Вона допомагає каналу залишатися активним навіть під час тривалого впливу холоду.

“Раніше було незрозуміло, як холод активує цей канал на структурному рівні. Тепер ми бачимо, що холод викликає певні структурні зміни в області пор. Це дає нам основу для розробки нових методів лікування, спрямованих саме на цей шлях”, — підсумував Лі.

Раніше дослідження вчених з Гвельфського університету виявило унікальну здатність королев джмелів виживати під водою до семи днів під час зимової сплячки (діапаузи). Завдяки сповільненню метаболізму на 99% та поєднанню анаеробного дихання з використанням “фізичних зябер”, комахи успішно перечікують затоплення своїх підземних нір.