Сенсорні клітини відчувають сильний холод за допомогою гена, який раніше знали тільки за його мозковими функціями.
Тепло і холод ми відчуваємо спеціальними рецепторами - нервовими клітинами, які генерують електрохімічний імпульс при тій чи іншій температурі. Імпульс біжить у мозок, і в результаті ми розуміємо, холодно нам чи спекотно. Але як самі рецептори відчувають, що на них щось діє? Для цього у чутливих клітин є спеціальні білки, які вбудовані в клітинну мембрану і які можуть пропускати іони на внутрішній або зовнішній бік мембрани. Саме такий білок реагує на роздратування, будь то температура, механічний тиск, звукові коливання тощо, і відкриває шлях іонам. Завдяки перерозподілу заряджених іонів на мембрані виникає той самий електрохімічний імпульс.
Багато таких рецепторних білків нам вже відомі, але ось холодовий білок досить довго від дослідників вислизав. І тільки зараз в Cell виходить робота співробітників Мічиганського університету і Хуачжунського науково-технічного університету, в якій вони описують білок, який допомагає відчувати холод круглим хробакам Caenorhabditis elegans. За словами авторів роботи, раніше холодовий рецепторний білок шукали серед групи білків, про які було відомо, що вони мають відношення до тієї чи іншої сенсорики. Такий підхід здається абсолютно логічним і очевидним, але справа в тому, що рецепцією чогось, наприклад, холоду, може займатися якась неочевидна білкова молекула.
Черві C. elegans давно стали одним з модельних об'єктів в молекулярній біології: їх геном дуже добре вивчений, а через те, що багато генів, завідуючі фундаментальними процесами, дуже схожі навіть у дуже різних живих організмів, результати експериментів з цими круглими хробаками можуть стати нам в нагоді для розуміння самих себе. Маніпулювати генами у C. elegans теж порівняно просто, і дослідникам залишалося тільки помітити, які мутації змінюють поведінку хробаків при низькій температурі. Зазвичай черви (як і всі інші тварини), якщо їм занадто холодно, намагаються розповзти туди, де потепліше. Але якщо у них буде зіпсований ген, кодуючий холодовий білок, то такі хробаки холоду не відчують і нікуди розповзати не будуть. Потрібно було тільки не зациклюватися на відомих сенсорних генах, а шукати холодовий рецептор по всьому геному.
У підсумку виявилося, що холод хробаки відчувають за допомогою білка GLR-3, який відомий як рецептор для нейромедіатора глутамату. Він досить консервативний в еволюції, тобто гени, схожі на ген хробаків, є у дуже багатьох тварин, включаючи людину. Більш того, хоча в цьому гені у кожного виду є свої відмінності, але все ж якщо ген glr-3 від ссавців пересаджували мутантним хробакам, у яких їх власний glr-3 був вимкнений, то хробаки починали відчувати холод. Точно так само, коли вирощували культуру мутантних холодових нейронів ссавців, які не відчували холод, то вони починали реагувати на холод, коли їм вводили ген glr-3 від хробаків, мишей або риб.
Мишачий варіант гена називається GluK2, і про нього відомо, що він працює в нейронних ланцюжках мозку, допомагаючи передавати нервовим клітинам сигнали один одному. Однак зараз дослідникам вдалося показати, що GluK2 активний в деяких нейронах, які відповідають за сприйняття зовнішніх подразників. І якщо у мишей придушували в сенсорних нейронах активність гена GluK2, то миші переставали відчувати холод; причому мова тут йде саме про сильний холод - помірне похолодання тварини якраз відчували. Тобто, як бачимо, температурна чутливість у нас (а «мишачі» результати, треба думати, можна з великою впевненістю поширити і на людей) влаштована складніше, ніж могло б здатися.