Мутации в этом белке могли помочь мамонтам переносить холод

Биомедицинские исследователи из Колумбийского университета получили детальные изображения ионного канала TRPV3 в клетках кожи, который играет ключевую роль в восприятии температуры, зуда и боли. У людей дефекты этого белка могут приводить к кожным заболеваниям: атопическому дерматиту (тип экземы), витилиго (неравномерная окраска кожи), раку кожи и розацеа.

Ген TRPV3 содержится в ДНК всех позвоночных, включая геном шерстистого мамонта. Хотя мамонты жили в экстремально холодных условиях, они произошли от слонов, обитавших в тропиках. Исследователи полагают, что изменения в генах TRPV3 у мамонтов могли помочь им выдерживать более низкие температуры.

Лаборатория Александра Соболевского в Медицинском центре Колумбийского университета использовала мощную методику визуализации — крио-электронную микроскопию — для получения изображений молекул TRPV3. Исходные 2D-изображения были получены путём замораживания молекул в очень тонком прозрачном слое льда и бомбардировки их электронами. Затем с помощью вычислительных инструментов 2D-изображения были преобразованы в детальные 3D-модели молекулы.

Впервые учёные смогли рассмотреть TRPV3 в атомных деталях. Исследователи получили изображения белка в двух состояниях, что показало, как канал открывается и закрывается, позволяя ионам проникать в клетки кожи. Этот обмен ионами заставляет организм реагировать на ощущения, такие как боль, зуд и изменение температуры. Группа также обнаружила, как малое молекулярное соединение с противораковыми свойствами, 2-APB, взаимодействует с этим каналом и регулирует его функцию.

Полученные структуры дают ключи к пониманию того, как мутации в TRPV3 влияют на способность канала чувствовать температуру. Они также показывают, что липиды — молекулы, составляющие основу клеточной мембраны, — контактируют с каналом в нескольких областях. TRPV3 мамонта содержит мутацию в одной из таких областей контакта с липидами. «Температура влияет на взаимодействие липидов и белков, — говорит Соболевский. — Мутация в канале шерстистого мамонта, скорее всего, влияла на это взаимодействие и могла объяснить, как эти животные адаптировались к холодной среде».

Исследователи будут использовать полученную структуру для изучения того, как атомные изменения в белке приводят к его дисфункции при человеческих заболеваниях. «Это исследование даёт учёным шаблон, который можно использовать для разработки более эффективных лекарств для лечения этих кожных болезней», — сказал Аппу Сингх, доктор философии, постдок в лаборатории Соболевского и первый автор статьи.