图像提供了有关皮肤如何感测温度的最详细信息

纽约，纽约(2019年10月21日)-哥伦比亚大学的研究人员在其打开，中间和关闭状态下捕获了温度感应分子的新详细图像。这些发现将帮助我们了解热，暖，凉和冷感的机理，并加快针对各种疾病(包括炎症性皮肤病，瘙痒和疼痛)的药物的开发。

研究结果在线发表在《自然结构与分子生物学》上。

一个多世纪以来，研究人员已经知道，温度和疼痛感知是由专门的感觉神经元控制的。在1990年代后期，科学家在这些神经元内部发现了一个称为瞬态受体电位(TRP)通道的分子超家族。在28个已知的TRP通道中，有11个对温度变化高度敏感。这些“ thermoTRP”响应温度波动而打开和关闭，从而允许离子通过并将信号传输至中枢神经系统。

哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院的生物化学和分子生物物理学副教授亚历山大·索伯列夫斯基博士说：“热转基因多肽可以用作生物温度计，使生物体能够感知从有毒的寒冷到有毒的热量的整个生理范围内的温度。”和外科医生。“这些通道如何感测温度，然后在分子水平上发生变化，仍然是一个难题。”

该领域的一项重要突破是在2013年，当时首次使用称为冷冻电子显微镜(cryo-EM)的技术对TRP通道家族的代表进行成像。从那时起，几乎每种类型的TRP通道都已使用此技术成像。但是科学家无法捕获在不同温度下(特别是在高温下激活热敏通道的温度)的thermoTRP通道的冷冻EM图像。

在这项新研究中，Sobolevsky的实验室在其中一个通道TRPV3中发现了一个突变，该突变增加了其对温度的敏感性。通过利用这种突变，他的团队能够将通道固定在打开，敏感和关闭的位置，这是使用cryo-EM成像了解蛋白质结构的重要步骤。由此产生的图像揭示了TRPV3受热激活后发生的结构变化。

哥伦比亚大学生物化学和分子生物物理学副研究员Appu K. Singh博士说：“这些结构变化似乎源自TRPV3的离子传导膜部分，该部分通过与周围膜脂的相互作用来感应温度。该论文的第一作者。“需要进一步研究以更精确地识别这些通道的温度传感器。”

TRPV3主要在皮肤细胞中表达。该通道在多种生理功能中起作用，包括温度感觉，伤害感受(神经系统对某些有害或潜在有害刺激的反应)，瘙痒，皮肤屏障的维持，伤口愈合和头发生长。TRPV3还与多种人类皮肤疾病有关，例如特应性皮炎，牛皮癣和酒渣鼻。研究表明，缺乏TRPV3的小鼠无法感应到较高的温度。

Sobolevsky说：“我们的结构不仅可以作为研究离子通道温度激活的生物物理原理的跳板，而且可以作为针对各种影响皮肤的各种条件设计药物的模板。”

在《自然通讯》上发表的另一项研究中，Sobolevsky的团队使用cryo-EM来确定crTRP1的结构，crTRP1是一种在藻类中的衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)中发现的thermoTRP。这是首次在微生物中描述thermoTRP的结构。

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