Открытие гена объясняет, как плодовые мушки избегают жары

Исследователи из Медицинского центра Университета Дьюка обнаружили естественные вариации гена TRPA1, который важен для работы нейронов, воспринимающих боль, во всем животном мире. Этот ген кодирует ионный канал, который затапливает сенсорные нейроны ионами кальция, когда личинка плодовой мушки находится рядом с источником тепла. Это заставляет личинку реагировать штопорообразным вращательным движением, уползая от источника тепла.

Ключевое открытие

Команда под руководством соавторов Ликсиана Чжона и Эндрю Беллемера обнаружила участок из 37 аминокислот в почти четырех идентичных белковых молекулах, который контролирует реакцию белков на температуру. Личинки начинают свой болевой (ноцицептивный) побег при температуре чуть выше 100°F (39°C).

Значение для медицины

Старший автор Дэн Трейси отметил, что эти открытия могут иметь значение для людей с травмами, у которых наблюдается температурная чувствительность в поврежденных тканях, или для людей с аллодинией, воспринимающих даже умеренные изменения температуры как болезненные. Спонтанная боль при патологических состояниях также может быть объяснена, если человеческие версии этих каналов будут открываться при нормальной температуре тела.

Неожиданный результат

Интересно, что версия TRPA1, необходимая для обнаружения болезненных температур, сама по себе не является прямым температурным сенсором. Это открытие предполагает, что каналы TRPA1 могут играть важную роль в восприятии других видов боли, помимо температурной.

Связь с химическими раздражителями

Многие вредные химические вещества, вызывающие болезненные ощущения, включая васаби и слезоточивый газ, также активируют канал TRPA1 у людей и плодовых мух. Варианты, идентифицированные командой Duke, по-разному реагируют на температуру, но все реагируют на эти химические вещества. Обнаружение подобных вариантов у людей может дать важное понимание механизмов восприятия боли.

Уникальность исследования

«Обычно тепловые реакции ноцицептивных каналов тестируются на искусственно созданных мутантах, но наше исследование включало четыре естественные генетические варианты, два из которых были связаны с наблюдаемым поведением избегания», — пояснил Трейси. Поскольку эти варианты созданы эволюцией, у ученых было больше уверенности, что найденный участок аминокислот особенно важен.

Работа была опубликована в первом выпуске журнала Cell Reports 15 декабря.