ミシガン大学の研究者らによるマウスを使った研究で、哺乳類が寒さを感知できるようにするGluK2（グルタミン酸イオンチャネル受容体カイニン酸型サブユニット2）として知られるタンパク質が特定された。 この発見は、感覚生物学の分野における長年の知識のギャップを埋めるのに役立ち、科学者は冬の寒さを私たちがどのように感じ、苦しむのかを解明できる可能性があり、特定の疾患条件下で一部の患者が寒さを異なるように感じる理由をより深く理解できる可能性がある。 この結果はまた、GluK2 が寒さによる痛みの潜在的な治療標的であることを示しています。
「哺乳類における冷感センサーとしてのGluK2のこの発見は、なぜ人間が寒さに対して痛みを伴う反応を経験するのかをより深く理解するための新たな道を切り開き、おそらく冷感が過剰に刺激されている患者の痛みを治療するための潜在的な治療標的を提供する可能性さえある」と研究リーダーのショーン氏は述べた。 Xu博士、UM生命科学研究所教授。 Xu は、チームが出版した論文の上級著者です。 自然神経科学タイトル「カイナイト受容体 GluK2 はマウスの冷感知を媒介する「今回の研究では、GluK2 KO マウスの特徴を明らかにすることで、冷感知における GluK2 の重要な役割を明らかにする一連の証拠を提供しました。」 私たちの結果は、GluK2 がマウスの寒さの感知を媒介し、GluK2 を寒さセンサーとしてサポートしていることを示しています。」
温度は「地球上のすべての生物の生命に重大な影響を与える」と著者らは述べています。 「絶えず変化する環境に生き残って適応するために、動物と人間は環境の温度変化を検出する特殊な体性感覚システムを進化させ、それによって行動や生理機能をそれに応じて調整してきました」と研究者らは続けた。
しかし、冷たい温度、暖かい温度、熱い温度を検出するサーモセンサーはすべて広範に特性化されていますが、冷たい温度を感知するサーモセンサーについてはほとんど知られていません。 「この分野では、TRPV1 と呼ばれる熱感知タンパク質の発見により、20 年以上前にこの温度センサーの解明が始まりました」と神経科学者の Xu 氏は述べています。 「さまざまな研究により、暑い、暖かい、さらには冷たい温度を感知するタンパク質が発見されていますが、華氏約 60 度以下の温度を感知するタンパク質は確認できていません。」
著者らはさらに、「いくつかの候補、特に熱感受性TRPチャネルが冷感センサーとして提案されているが、生体内での体性感覚ニューロンの冷感知の媒介におけるそれらの役割は検証されていない。 そのため、冷感センサーの分子の正体は依然として解明されておらず、熱感覚に関する私たちの理解には知識のギャップが残されています。」
で 2019年の調査徐氏の研究室の研究者らは、初めて冷感受容体タンパク質を発見した。 カエノラブディティス・エレガンス感覚反応を理解するためのモデルシステムとして研究室が研究している、体長がミリメートルの線虫の一種。 をコードする遺伝子は、 線虫 このタンパク質は、マウスやヒトを含む多くの種にわたって進化的に保存されているため、この発見は、GluK2 が哺乳類の寒さセンサーであることを検証するための出発点となりました。
生命科学研究所とUM文学科学芸術大学の研究者らは、GluK2遺伝子が欠損しており、GluK2タンパク質をまったく産生できないマウスを用いて仮説を検証した。 「…我々はカイニン酸型グルタミン酸受容体GluK2（カイニン酸型グルタミン酸受容体GluK2の哺乳類ホモログ）を欠損したマウスの特徴を調べた。 カエノラブディティス・エレガンス コールドセンサーGLR-3」と彼らは書いている。 温度や他の機械的刺激に対する動物の行動反応をテストする一連の実験を通じて、研究者らはマウスが暑い、暖かい、寒い温度には正常に反応するが、有害な寒さには反応を示さないことを発見した。 「GluK2ノックアウトマウスは熱や機械的刺激には正常に反応しますが、低温を感知するのに特有の欠陥を示しますが、低温は感知しません」と科学者らは指摘した。 彼らはまた、後根神経節（DRG）ニューロンからのGluK2の選択的欠失が同様の冷感知表現型をもたらすことを確認し、「…GluK2がDRGニューロンにおいて冷感知を媒介する機能を持っていることを示唆している」。
GluK2 は主に脳のニューロンに存在し、そこで化学シグナルを受け取り、ニューロン間のコミュニケーションを促進します。 しかし、末梢神経系（脳や脊髄の外側）の感覚ニューロンでも発現します。 「我々の結果は、中枢神経系で化学シナプス信号を伝達することで最もよく知られているカイニン酸受容体であるGluK2が末梢の低温を感知するという予期せぬ機能を特定した」と研究チームは結論づけた。
「このタンパク質が末梢神経系でまったく異なる機能を果たし、冷たさを感知する化学信号の代わりに温度の合図を処理していることがわかっています」と、分子生物学、細胞生物学、発生生物学を専門とするカリフォルニア大学准教授のボー・ドゥアン博士と共同教授は述べた。研究の上級著者。
GluK2 は脳内での役割で最もよく知られているが、Xu 氏は、この温度感知の役割がタンパク質の本来の目的の 1 つだったのではないかと推測している。 GluK2 遺伝子には、単細胞細菌にまで遡る進化系図全体に親戚がいます。
「細菌には脳がないのに、なぜ細菌は他のニューロンから化学信号を受け取る方法を進化させたのでしょうか?」 UM医科大学の分子・統合生理学教授でもあるXu氏は語った。 「しかし、その環境、そしておそらく温度と化学物質の両方を感知する必要性は非常に高いでしょう。 したがって、少なくともこれらのグルタミン酸受容体の一部にとって、温度感知は古代の機能であり、生物がより複雑な神経系を進化させるにつれて最終的に採用されたのではないかと私は考えています。」
著者らはさらに、「温度感受性のTRPチャネルとは異なり、GluK2のホモログは脊椎動物種と無脊椎動物種の両方に存在し、重要なことに、それらはすべて少なくともインビトロでは寒さセンサーとして機能することができる」と指摘した。 したがって、我々は、GluK2 が進化的に保存された古代の種類の熱センサーを表すと提案します。」
Xu 氏は、温度感知のパズルのギャップを埋めるだけでなく、この新しい発見は人間の健康と幸福に影響を与える可能性があると信じています。 たとえば、化学療法を受けているがん患者は、寒さに対して痛みを伴う反応を経験することがよくあります。 「哺乳類における冷感センサーとしてのGluK2のこの発見は、なぜ人間が寒さに対して痛みを伴う反応を経験するのかをより深く理解するための新たな道を切り開き、おそらく冷感が過剰に刺激されている患者の痛みを治療するための潜在的な治療標的を提供する可能性さえある」とXu氏は述べた。
著者らは論文の中で、「寒さ、特に慢性的な寒さへの曝露は組織損傷を引き起こし、痛みを引き起こす」とさらに指摘した。 寒さによる痛みは重度の健康状態を表します。 現在のところ、寒さの痛みに対する効果的な治療法はありません。 私たちの研究は、寒さによる痛みを治療する治療法を開発するための新しい薬物標的として GluK2 を特定しました。」
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#風邪に対する痛みを伴う反応に関与するタンパク質治療標的として提案
2024-03-12 17:08:05