慢性疼痛的新目標(biāo)神經(jīng)細(xì)胞用于感知寒冷的結(jié)構(gòu)形狀
人們非常擅長檢測低溫以及由薄荷醇等天然物質(zhì)引起的涼爽感覺,這種感覺常常用于緩解疼痛的肌肉。但我們?nèi)绾巫龅竭@一點并不完全清楚。
大約一年前,由杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)副教授Seok-Yong Lee領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了人類和動物冷敏感蛋白的結(jié)構(gòu),這是一種名為TRPM8的離子通道。他們對其功能有所了解,但也提出了更多問題。
現(xiàn)在,Lee的團隊確定了TRPM8在與薄荷醇和另一種名為icilin的合成冷卻劑結(jié)合時所采用的結(jié)構(gòu)。該研究結(jié)果將于2月8日刊登在“ 科學(xué)”雜志上,可為慢性疼痛和偏頭痛的新療法鋪平道路,并幫助患有極度寒冷敏感性的患者。
為了更好地理解TRPM8,Lee及其同事使用了一種名為低溫電子顯微鏡(cryo_EM)的技術(shù),這是Duke的新手。
該策略包括從細(xì)胞中純化蛋白質(zhì),將其快速冷凍,然后在稱為Titan Krios的巨型機器中將電子從嵌入冰中的樣品中彈出。低溫EM制作了一系列超過一百萬種不同方向蛋白質(zhì)顆粒的圖像,然后計算出TRPM8的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。
根據(jù)Lee的說法,最棘手的部分是找到一種足夠穩(wěn)定的蛋白質(zhì)來顯示其結(jié)構(gòu)。他們最成功的是TRPM8通道來自一只叫做帶領(lǐng)捕蠅器的小型黑白鳥,它有類似人TRPM8的通道。他們在實驗室中產(chǎn)生并分離了蛋白質(zhì),然后將其與薄荷醇或icilin和PIP2(磷脂酰肌醇4,5-二磷酸酯)混合,PIP2是一種在細(xì)胞內(nèi)發(fā)送信號的脂質(zhì)分子,之前已被證明是TRPM8正確感知所必需的薄荷醇和icilin。
研究小組發(fā)現(xiàn)TRPM8中薄荷醇和icilin結(jié)合的斑點與PIP2的結(jié)合位點相鄰。這些結(jié)合位置的緊密接近表明PIP2和冷卻劑可能合作控制TRPM8中的結(jié)構(gòu)變化,使其能夠通過向大腦發(fā)送電信號來發(fā)出冷感應(yīng)信號,但這仍然是一個懸而未決的問題。
“我們發(fā)現(xiàn)了薄荷醇與TRPM8的結(jié)合,我們對這個渠道如何開放有一些線索,但我們?nèi)匀徊煌耆斫膺@種薄荷醇結(jié)合如何與渠道開放相結(jié)合,”李說,并補充說他的團隊計劃關(guān)注關(guān)于渠道未來如何開放。
然而,他說,這個和未來的步驟是為了更好地理解TRPM8的工作方式,這很重要,因為蛋白質(zhì)也是止痛藥的目標(biāo),包括含有薄荷醇的局部藥物。雖然激活它通常會導(dǎo)致疼痛緩解,在某些情況下像冷異常性疼痛,其中輕微的感覺,如皮膚上的幾滴冷水可能會導(dǎo)致疼痛,關(guān)閉通道可能有好處。
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