走近诺奖:TRP和Piezo通道是怎样被发现的?
发布于 2021-10-17 18:56
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人类能够感知温度，感知疼痛，对于生存来说至关重要。这些能力是我们与这个世界互动的基础。因此，我们理所应当地认为有这些感觉是再正常不过的。
但是，从神经系统的层面，是如何启动从而可以感知周围的温度和压力？今年的诺贝尔生理学或医学奖帮助我们解答了这个困惑。
北京时间10月4日17时30分，2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。奖项授予戴维·朱利叶斯(David Julius，左图)和阿代姆·帕塔博蒂安(Ardem Patapoutian，右图)
在 1990 年代后期，美国加利福尼亚大学旧金山分校的大卫朱利叶斯（David Julius)通过分析化学化合物辣椒素是如何引起我们接触辣椒时的灼烧感，看到了重大进步的可能性。辣椒素是已知可以激活神经细胞引起疼痛感的一种化合物，但这种化学物质如何真正发挥它的这种功能是一个未解之谜。
Julius和他的同事创建了一个包含数百万个 DNA 片段的库，这些DNA片段对应于感觉神经元中对疼痛，温度等感官表达的基因。Julius 及其同事假设该DNA库包含能够与辣椒素产生反应的蛋白质的 DNA 片段。他们在通常不与辣椒素反应的培养细胞中表达了来自该集合的单个基因。经过长时艰苦的搜索，确定了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因（下图）。辣椒素感应基因被发现！
进一步的实验表明，这个鉴定出的基因编码了一种新的离子通道蛋白，这种新发现的辣椒素受体后来被命名为 TRPV1。当朱利叶斯研究蛋白质对热的反应能力时，他意识到他发现了一种热敏受体，它在能感觉到疼痛的温度下被激活。
TRPV1 的发现是一项重大突破，为揭开其他温度感应受体开辟了道路。David Julius 和 Ardem Patapoutian 各自独立地使用化学物质薄荷醇来识别 TRPM8，这是一种被证明会被寒冷温度激活的受体。与 TRPV1 和 TRPM8 相关的其他离子通道也被确定会被一系列不同的温度激活。许多实验室开展了相关的研究项目，通过使用基因编辑后缺乏这些新发现基因的小鼠来研究这些通道在温度感觉中的作用。David Julius 对 TRPV1 的发现是一项突破，使我们能够了解温度差异如何在神经系统中诱发电信号。
虽然温度感觉的机制正在逐渐解密，但机械刺激如何转化为我们的触觉和压力感觉的机制却仍不清楚。研究人员此前曾在细菌中发现了触觉机制，但脊椎动物的触觉机制仍然未知。在美国加利福尼亚州拉霍亚的斯克里普斯研究所工作的 Ardem Patapoutian 希望找到是哪个难以捉摸的受体被机械刺激激活。
因为TRP和Piezo通道的功能多样性，针对其进行药物开发并不是一件容易的事情。但科学家们也指出，一旦药物开发成功，将给全球病患带来巨大的意义和价值。这将覆盖慢性疼痛、神经疾病、皮肤病、心血管疾病、尿路疾病、肿瘤和其他种种罕见病等广泛领域。
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Reference
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