Способность распознавать тепло и боль имеет решающее значение для выживания человека, но молекулярные механизмы, лежащие в основе этих процессов, до сих пор остаются загадкой для ученых. Однако недавно исследователи из Университета Буффало сделали революционное открытие, которое проливает свет на этот сложный биологический феномен. Их результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, свидетельствуют о неожиданной "суицидальной" реакции в рецепторах ионных каналов, которая объясняет, как наши тела чувствуют температуру и боль.
По словам Фэн Цинь, доктора философии, профессора физиологии и биофизики UB, чувствительность к высоким температурам необходима для нашего выживания, поскольку она предупреждает нас о надвигающейся телесной опасности. Цинь объясняет, что рецепторы, отвечающие за восприятие температуры, также играют роль в передаче болевых сигналов, что делает их важнейшей мишенью для обезболивания. Понимание того, как работают эти рецепторы, - первый шаг к разработке более эффективных обезболивающих средств с меньшим количеством побочных эффектов.
Исследователи UB сосредоточили свое внимание на семействе ионных каналов под названием TRP (transient receptor potential) channels, в частности на TRPV1. Этот рецептор активируется капсаицином - соединением, ответственным за острый вкус перца чили. Рецепторы TRPV1 находятся в коже на окончаниях периферических нервов.
Измерение термочувствительности этих рецепторов оказалось сложной задачей. Белки поглощают тепло и преобразуют его в энергию, что связано с изменением их конформации. Чем выше термочувствительность рецептора, тем больше должно быть изменение энергии. Исследователи разработали сверхбыстрый температурный зажим для обнаружения активации температурного датчика в режиме реального времени и оценили, что его энергия активации значительно выше, чем у других рецепторных белков.
Чтобы напрямую измерить поглощение тепла температурными рецепторами, исследователям пришлось разработать новые методики и приобрести дорогостоящее оборудование. Используя рецептор TRPV1 в качестве прототипа, они обнаружили, что тепло индуцирует надежные и сложные тепловые переходы в рецепторе в необычайных масштабах. Цинь описывает это как "взрыв атомной бомбы внутри белков".
Понимание сложных механизмов, лежащих в основе восприятия температуры и боли, открывает новые возможности для лечения боли. Нацелившись на эти рецепторы, ученые смогут разработать новые анальгетики с повышенной эффективностью и меньшим количеством побочных эффектов. Это исследование открывает путь к созданию нового поколения обезболивающих средств, способных облегчить боль без ущерба для общего самочувствия.