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2025-10-24 19:24:00
熱を感知する能力は、火傷や怪我から体を守ります。しかし、実際に体がどのように温度を感じているのかは、とらえどころのない謎のままだ。
今回、ノースウェスタン大学の研究者らは、人体の主要な熱センサーの1つを詳細に観察し、温度が上昇するとどのようにセンサーがオンになるかを明らかにした。
この発見は、細胞が温度を感知する新しい方法を明らかにし、神経系が無害な暖かさと危険な熱をどのように区別するかを説明するのに役立ちます。 TRPM3 は痛み、炎症、てんかんにも関与しているため、この発見は中毒性のない新しいタイプの痛みの治療法につながる可能性があります。
この研究は、10月24日金曜日にNature Structural & Molecular Biology誌に掲載される予定です。
「気温は常に存在する環境要因であり、私たちが世界をどのように感じるかに影響を与えます」とノースウェスタン大学は述べています。 フアン・ドゥ と研究を共同主導した 魏魏 。 「私たちの体がどのように治癒し、病気がどのように進行するかにも影響を与えます。温度がどのように分子レベルで検出されるかを理解することは、痛みや炎症に対するより良い治療法を設計するのに役立ちます。」
Du 氏と Lü 氏はノースウェスタン大学の分子生物科学の教授です。 ワインバーグ芸術科学大学 、薬学の教授 ファインバーグ医科大学 そしてノースウェスタンのメンバー 生命プロセス化学研究所 。スシャント・クマール博士研究員 Du and Lü 研究室 s 、研究の筆頭著者です。
目に見えないものを視覚化する
熱は直接見ることも追跡することもできないため、研究が難しいことで知られています。科学者は薬物がタンパク質に結合する様子を観察して研究することがよくありますが、温度には物理的な形状や結合部位がありません。
これを克服するために、Du 氏と Lü 氏のチームは、急速冷凍したタンパク質の写真を何千枚も撮影する技術であるクライオ電子顕微鏡法 (cryo-EM) を使用して、原子に近い詳細で TRPM3 の 3D 画像を作成しました。彼らはまた、タンパク質を流れる電流を測定する電気生理学を利用して、生細胞内でTRPM3がどのように動作するかを観察した。
研究者らは、熱を模倣する化学物質を使用して、TRPM3 の「活性」状態を捕捉しました。次に、タンパク質に結合するてんかん薬を使用して、「不活動」状態を捕捉しました。これらの構造を比較すると、活性化中にタンパク質のどの部分が変化するかが明らかになりました。これは、センサーが熱にどのように反応するかを理解するための基礎を提供しました。次に、研究チームは低温と高温でTRPM3を画像化し、熱と化学的活性化因子の両方がタンパク質内部で同様の構造再配置を引き起こすことを発見した。
内側のスイッチ
研究チームは、イメージングと電気的記録を組み合わせることで、TRPM3が4つの部分からなる分子スイッチとして機能することを発見した。これらの部品の内部領域がしっかりと固定されている場合、センサーは非アクティブなままになります。熱または化学活性化剤はこれらの結合を破壊し、タンパク質を活性状態に移行させます。
「熱と化学活性剤の両方が同じ内部スイッチを押してチャネルを活性化します」とDu氏は述べた。 「対照的に、てんかんの薬は同じスイッチを妨害し、形状の変化を妨げます。」
TRPM3 は脳と皮膚の感覚ニューロンの両方に存在するため、その活性を調整することで慢性的な痛みや神経障害の管理に役立つ可能性があります。
「TRPM3が過剰に活性化すると、痛みを引き起こす可能性があります」とLü氏は言う。 「このセンサーがどのように熱を検知し、その活動を制御する方法を学ぶことで、より安全で依存症を引き起こす可能性が低い新しい鎮痛戦略を発見できるかもしれません。」
この研究「侵害受容器TRPM3のアゴニストと熱活性化の構造基盤」は、国立衛生研究所（賞番号R01HL153219、R01NS112363、R01NS111031、R01NS129804）、マックナイト奨学生賞、クリンゲンシュタイン・サイモン奨学生賞、スローン研究フェローシップおよびピューの支援を受けた。学者 生物医学賞。
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