محققان، پروتئین گیرنده ای را شناسایی کردند که می تواند زمان آمدن فصل زمستان را تشخیص دهد.
یافته هایی که در ۲۹ آگوست در مجله Cell به چاپ رسید، اولین پروتئین پاسخگو به حس سرما را که به سرمای شدید پاسخ می دهد، آشکار ساخت.
Shawn Xu عضو هیئت علمی انستیتو علوم زیستی دانشگاه Michigan و مولف ارشد تحقیق می گوید: “اگرچه عصب های حسی موجود در پوست می توانند سرما را احساس کنند، اما هیچ کس تاکنون نتوانسته به طور واضح مشخص کند که آن ها چگونه سرما را احساس می کنند. اکنون ما پاسخ این سوال را می دانیم.”
زمانی که دمای محیط به طور غیر قابل تحمل و حتی تا سطح خطرناکی افت می کند، پروتئین های گیرنده که در عصب های حسی پوست وجود دارند، از این تغییرات آگاه شده و این اطلاعات را به مغز می فرستند. این واقعیت برای ارگانیسم ها، از انسان گرفته تا کوچک ترین موجود(همچون کرم های چند میلی متری) وجود دارد، که محققان در آزمایشگاه Xu در انستیتو علوم زیستی آن را مطالعه کردند(سیستم مدل کنورابدیتیس الگانس).
Xu می گوید؛ “وقتی شما به بیرون قدم می گذارید و احساس می کنید که هوا خیلی سرد است، به محض اینکه بتوانید به محیط گرم تر بر می گردید. زمانی که کرم ها هم سرما را حس می کنند، درست مانند انسان ها برای جلوگیری از سرما از آن دوری می کنند.”
اما بر خلاف انسان ها و سایر ارگانیسم های پیچیده، کرم سی الگانس به دلیل داشتن ژنوم ساده و خوب نقشه برداری شده(well mapped) (ویراستار: خوب توالی یابی شده) و عمر کوتاه، مدل با ارزشی برای مطالعه واکنش های حسی است.
Xu می گوید: “تحقیقات قبلی در ارتباط با گیرنده سرما، به دلیل اینکه تنها روی گروه های خاصی از ژن های مربوط به حس ها تمرکز شده بود، که در واقع رویکردی جانب دارانه است، ناموفق بودند.” سرمایه گذاری بر روی سادگی سی الگانس، رویکرد غیر جانب دارانه است که Xu و همکارانش انتخاب کردند. آن ها هزاران ژن گوناگون را برای تشخیص این که کدام یک بر واکنش های کرم در برابر سرما اثر می گذارد، به صورت رندوم مورد مطالعه قرار دادند.
محققان دریافتند که کرم ها در صورت فقدان ژنglr-3(گیرنده گلوتامات) دیگر به افت دمای کمتر از ۱۸ درجه سانتی‌گراد(۶۴ درجه فارنهایت) واکنش نشان نمی دهند. این ژن مسئول تولید پروتئین گیرنده glr-3 است. بدون این پروتئین کرم ها نسبت به سرما بی حس می شوند، این یافته دلالت بر این دارد که کرم ها برای حس کردن سرما به این پروتئین نیاز دارند. نکته دیگر در مورد ژن glr-3 این است که این ژن به مرور تکامل یافته و در میان گونه ها از جمله انسان حفظ شده است. همچنین آشکار شده است که این ژن در گونه های مهره داران نیز می تواند به عنوان گیرنده حس سرما عمل کند.
زمانی که محققان ژن گونه پستانداران را به کرم های جهش یافته‌ای که فاقد glr-3 بودند(که به همین دلیل سرما را حس نمی کردند) اضافه کردند، متوجه شدند که کرم ها دوباره به سرما حساس شدند. آن ها همچنین ژن گونه های کرم، گورخر ماهی، موش و انسان را به سلول های پستاندارانی که به سرما حساس نیستند اضافه کردند. با افزودن ژن همه این گونه ها، سلول ها به دما های پایین حساس شدند.
ژن گونه موش GluK2(برای رسپتور نوعKainate یونیوتروپیک گلوتامات زیر واحد ۲) به دلیل نقشش در انتقال سیگنال های شیمیایی در مغز شناخته شده است. محققان کشف کردند که این ژن همچنین در گروهی از نورون های حسی موش که محرک های محیطی از جمله دما را در پایانه های حسی موجود در پوست حیوانات تشخیص می دهد، فعال است. کاهش بیان Gluk2 در نورون های حسی موش، توانایی آن ها را در حس کردن سرمای شدید سرکوب می کند. یافته ها شواهد اضافه تری دال بر اینکه پروتئین Gluk2 به عنوان گیرنده سرما در پستانداران عمل می کند را ارائه می دهد.
Xu می گوید: “در تمام این سال ها توجه محققان تنها بر روی عملکرد این ژن در مغز بود، اما اکنون متوجه شدیم که نقش آن در سیستم عصبی محیطی است. این موضوع بسیار هیجان انگیز است که این گیرنده حسی یکی از معدود گیرنده هایی بود که هنوز در طبیعت شناخته نشده بود.”
