Криоэлектронная микроскопия показала, как холодовые каналы в клетках управляются химическими веществами

Исследователи из Медицинской школы Университета Дьюка, Университета Лихай и Национальных институтов здоровья (NIH) раскрыли молекулярный механизм, с помощью которого определенные химические вещества воздействуют на холодовые каналы в клетках, вызывая ощущение холода. Исследование опубликовано в журнале Science.

Известно, что ощущение холода опосредуется каналами транзиентного рецепторного потенциала меластатина 8 (TRPM8) в клетках. Они реагируют на низкие температуры и на химические вещества, такие как ментол. Также известно, что движение через такие каналы регулируется ионными воротами. Исследования на птицах привели к теориям о молекулярном процессе, но до сих пор его не наблюдали напрямую у млекопитающих.

Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы детально рассмотреть, что происходит в каналах при введении таких веществ, как ментол. Этот метод позволяет изучать материал при очень низких температурах, чтобы предотвратить кристаллизацию. С его помощью ученые наблюдали за активностью ионных ворот, ведущей к их открытию и закрытию, на примере мышей, фиксируя последовательные изображения при введении разных химических веществ.

Одним из таких веществ был белок, содержащийся в ментоле — фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (PIP₂). Исследователи увидели, как этот белок связывается с ионными воротами, после чего ворота открываются, позволяя движение через канал. В норме это привело бы к тому, что мышь почувствовала бы охлаждающий эффект ментола.

Эта работа впервые позволила наблюдать молекулярный процесс управления клеточными каналами, вызывающими ощущение холода. Она также дает научному сообществу лучшее понимание холодового восприятия у млекопитающих и открывает путь к возможной разработке методов лечения таких состояний, как воспаление.