Ощущение прохлады, которое возникает морозным зимним утром или от мятного леденца во рту, зарождается благодаря микроскопическому сенсору в нашем теле. Этот датчик посылает в мозг сигнал, когда что-то становится холодным. Недавно ученые впервые получили детальные изображения, показывающие, как именно работает этот сенсор. Результаты исследования, раскрывающие его реакцию на реальное падение температуры и на ментол – охлаждающее соединение из мяты, – были представлены на 70-м ежегодном собрании Биофизического общества в Сан-Франциско.
В центре внимания исследователей оказался белковый канал, известный как TRPM8. «Представьте TRPM8 как микроскопический термометр внутри вашего тела, – говорит Хёк-Джун Ли, научный сотрудник из лаборатории Сок-Ён Ли в Университете Дьюка. – Это основной датчик, который сообщает мозгу, что стало холодно. Мы давно знали о его существовании, но не понимали механизма его работы. Теперь мы можем это увидеть». Этот белок встроен в мембраны чувствительных нейронов кожи, ротовой полости и глаз.
Когда температура опускается в диапазон примерно от 8 до 28 градусов по Цельсию, канал TRPM8 открывается, позволяя ионам проникать внутрь клетки. Это движение запускает нервный импульс, который достигает мозга и создает ощущение холода. Тот же механизм объясняет, почему ментол, эвкалипт и другие подобные вещества вызывают чувство прохлады даже при неизменной температуре. Они обманывают наш организм, активируя тот же самый сигнальный путь.
Чтобы детально изучить этот процесс, команда использовала криоэлектронную микроскопию – метод, позволяющий получать изображения быстро замороженных белков с помощью электронного луча. Это дало возможность запечатлеть несколько структурных «снимков» белка TRPM8 в моменты его перехода из закрытого состояния в открытое. Изображения показали, что холод и ментол активируют канал схожими, но все же различными путями. Холод вызывает структурные изменения в основном в области поры – той части, что открывается для ионов. Ментол же связывается с другим участком белка, запуская цепную реакцию изменений формы, которая в итоге также приводит к открытию поры.
«При одновременном воздействии холода и ментола их эффект синергетически усиливается, – отмечает Ли. – Мы использовали эту комбинацию, чтобы зафиксировать канал именно в открытом состоянии, чего ранее не удавалось достичь с помощью одного только холода». Понимание работы TRPM8 открывает новые перспективы в медицине. Нарушения в функционировании этого канала связаны с хроническими болями, мигренями, синдромом сухого глаза и некоторыми видами рака. Например, препарат аколтремон, одобренный для лечения сухости глаз, является аналогом ментола и активирует этот «холодовой» путь, стимулируя выработку слез и снимая раздражение. Новое исследование закладывает основу для разработки более целенаправленных терапевтических средств.
