Cell:新发现!哪类基因让你感知寒冷
2019/09/03
最新一期的《Cell》杂志刊登了美国密歇根大学新发现的首个冷觉感受器——GLR-3蛋白受体以及它的编码基因glr-3的相关研究结果。

走在寒冬的大街上已被冻得瑟瑟发抖的你,最想做的事可能莫过于“赶快钻进一个暖烘烘的屋里,再喝上一杯暖暖的热饮…” 显而易见,在脱离舒适温度的寒冷刺激环境下,选择“趋利避害” 是人与生俱来的一种自我保护机制。那么,人体到底是如何感知寒冷刺激的?

8月29日的《Cell》杂志刊登了美国密歇根大学的研究人员在“寒冷自我保护机制”上的最新发现,揭示了与该机制相关的首个冷觉感受器——GLR-3蛋白受体以及它的编码基因glr-3。该研究的主要作者、密歇根大学生命科学研究中心的Shawn Xu教授这样说到:“人们很早就了解到皮肤下的神经能够感知寒冷刺激,但并不真正清楚它具体是如何发生的? 这一点现在似乎有了答案。”


DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.034

在环境温度脱离舒适温度的情况下,存在于皮肤下的神经中某类被称为“感受器”的受体蛋白就开始发挥作用,将寒冷刺激以化学信号的形式传输到大脑,引起相应的反馈机制。这一过程在大到人类小到几十厘米蛆虫的生物体中都是普遍存在的。

本次,密歇根大学的研究人员就将目光投向蛆虫。由于蛆虫的生命周期短,加上其基因组比较简单而且已经被透彻研究过,在研究人员眼中它成了一个探索冷觉感受器的良好工具。Xu教授解释道,就像人类一样,当蛆虫遭遇寒冷刺激时,它们也同样具有自我保护机制来躲避寒冷。


蛆虫冷觉感受器实验

但与以往研究不同的是,研究人员并没有将搜索范围局限于感知相关的基因,而是从几千个大量的随机遗传变异中进行筛选,来寻找冷觉感受器。经过筛选研究人员发现,在18摄氏度以下,缺少谷氨酸盐蛋白受体(GLR-3)编码基因glr-3的蛆虫失去了对寒冷刺激感知的能力。这一结果说明GLR-3蛋白受体是蛆虫感知寒冷刺激的冷觉感受器之一。

在此基础上,研究人员继续进行实验,考察glr-3在不同物种间的保守性(即是否在不同物种间均存在以及其功能是否一致)。当把哺乳动物中的glr-3等同基因放入到丧失glr-3的蛆虫体内时,能够恢复蛆虫的寒冷刺激感知能力。同样地,当把来自蛆虫、斑马鱼、小鼠和人类体内的glr-3或其等同基因放入到缺失寒冷刺激感知能力的哺乳动物细胞内时,这些细胞也重新获得了这一能力。

有趣的是,小鼠中的glr-3等同基因gluK2,其已经被人们所熟知,它的功能就是在大脑中枢神经中传递化学信号。而本次研究结果证实了,gluK2在皮肤下的外周神经中也扮演了像感知寒冷刺激这类环境因素的活跃角色,为该基因在哺乳动物中的功能提供了新的证据。Xu 教授兴奋地说道,“一直以来,对gluK2基因研究的重点都集中在大脑中枢神经中,而我们新发现了它在外周神经系统的功能,这一结果是令人激动的。”

参考资料:

[1] This protein is how creatures sense cold, researchers discover

[2] A Cold-Sensing Receptor Encoded by a Glutamate Receptor Gene


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