走在寒冬的大街上已被凍得瑟瑟發(fā)抖的你，最想做的事可能莫過(guò)于“趕快鉆進(jìn)一個(gè)暖烘烘的屋里，再喝上一杯暖暖的熱飲…” 顯而易見(jiàn)，在脫離舒適溫度的寒冷刺激環(huán)境下，選擇“趨利避害” 是人與生俱來(lái)的一種自我保護(hù)機(jī)制。那么，人體到底是如何感知寒冷刺激的？
8月29日的《Cell》雜志刊登了美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員在“寒冷自我保護(hù)機(jī)制”上的最新發(fā)現(xiàn)，揭示了與該機(jī)制相關(guān)的首個(gè)冷覺(jué)感受器——GLR-3蛋白受體以及它的編碼基因glr-3。該研究的主要作者、密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究中心的Shawn Xu教授這樣說(shuō)到:“人們很早就了解到皮膚下的神經(jīng)能夠感知寒冷刺激，但并不真正清楚它具體是如何發(fā)生的? 這一點(diǎn)現(xiàn)在似乎有了答案。”
在環(huán)境溫度脫離舒適溫度的情況下，存在于皮膚下的神經(jīng)中某類被稱為“感受器”的受體蛋白就開(kāi)始發(fā)揮作用，將寒冷刺激以化學(xué)信號(hào)的形式傳輸?shù)酱竽X，引起相應(yīng)的反饋機(jī)制。這一過(guò)程在大到人類小到幾十厘米蛆蟲(chóng)的生物體中都是普遍存在的。
本次，密歇根大學(xué)的研究人員就將目光投向蛆蟲(chóng)。由于蛆蟲(chóng)的生命周期短，加上其基因組比較簡(jiǎn)單而且已經(jīng)被透徹研究過(guò)，在研究人員眼中它成了一個(gè)探索冷覺(jué)感受器的良好工具。Xu教授解釋道，就像人類一樣，當(dāng)蛆蟲(chóng)遭遇寒冷刺激時(shí)，它們也同樣具有自我保護(hù)機(jī)制來(lái)躲避寒冷。
蛆蟲(chóng)冷覺(jué)感受器實(shí)驗(yàn)
但與以往研究不同的是，研究人員并沒(méi)有將搜索范圍局限于感知相關(guān)的基因，而是從幾千個(gè)大量的隨機(jī)遺傳變異中進(jìn)行篩選，來(lái)尋找冷覺(jué)感受器。經(jīng)過(guò)篩選研究人員發(fā)現(xiàn)，在18攝氏度以下，缺少谷氨酸鹽蛋白受體（GLR-3）編碼基因glr-3的蛆蟲(chóng)失去了對(duì)寒冷刺激感知的能力。這一結(jié)果說(shuō)明GLR-3蛋白受體是蛆蟲(chóng)感知寒冷刺激的冷覺(jué)感受器之一。
在此基礎(chǔ)上，研究人員繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察glr-3在不同物種間的保守性（即是否在不同物種間均存在以及其功能是否一致）。當(dāng)把哺乳動(dòng)物中的glr-3等同基因放入到喪失glr-3的蛆蟲(chóng)體內(nèi)時(shí)，能夠恢復(fù)蛆蟲(chóng)的寒冷刺激感知能力。同樣地，當(dāng)把來(lái)自蛆蟲(chóng)、斑馬魚(yú)、小鼠和人類體內(nèi)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動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)時(shí)，這些細(xì)胞也重新獲得了這一能力。
有趣的是，小鼠中的glr-3等同基因gluK2，其已經(jīng)被人們所熟知，它的功能就是在大腦中樞神經(jīng)中傳遞化學(xué)信號(hào)。而本次研究結(jié)果證實(shí)了，gluK2在皮膚下的外周神經(jīng)中也扮演了像感知寒冷刺激這類環(huán)境因素的活躍角色，為該基因在哺乳動(dòng)物中的功能提供了新的證據(jù)。Xu 教授興奮地說(shuō)道，“一直以來(lái)，對(duì)gluK2基因研究的重點(diǎn)都集中在大腦中樞神經(jīng)中，而我們新發(fā)現(xiàn)了它在外周神經(jīng)系統(tǒng)的功能，這一結(jié)果是令人激動(dòng)的。”
參考資料:
[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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