Ученые нашли в мозге белок-термометр

Европейским ученым удалось показать, что ключевую роль в регуляции температуры тела играет белок TRPM2, действующий в нейронах гипоталамуса. Об этом рассказывает статья, опубликованная журналом Science.

Все млекопитающие поддерживают температуру тела в узком диапазоне около 37 °C, и любой выход за его пределы связан с развитием патологических процессов. Ключевым регулятором температуры выступает гипоталамус, крошечный орган промежуточного мозга, содержащий чувствительные к теплу нейроны (Warm-Sensitive Neurons, WSN). Молекулярные механизмы их реакции на повышение температуры оставались неизвестными. Лишь теперь немецкие и итальянские ученые, работающие под руководством профессора Гейдельбергского университета Яна Сименса (Jan Siemens), обнаружили молекулу, которая служит температурным сенсором этих нейронов.

Авторы проводили эксперименты с культурой нейронов преоптической области гипоталамуса, индуцируя у них ответ на критическое (вплоть до 45 °C) повышение температуры. Нейроны, активирующиеся при этом воздействии, идентифицировались при помощи «кальциевой визуализации (Calcium Imaging). Этот метод позволяет следить за потоком ионов кальция, которые связываются с белками-индикаторами, вызывая их флуоресценцию. При этом ученые последовательно ингибировали работу различных ионных каналов на мембранах нейронов.

Среди белков, реагирующих на температуру, обнаружились известные «рецепторы холода» TRPC5, TRPM8 и STIM1/ORAI1, а также белки TRPV1-3 и TRPM3, участие которых в создании ответа на повышенную температуру удалось отбросить в ходе последующих опытов. В результате ученые остановились на рецепторе TRPM2, белке-переносчике катионов, функции которого до сих пор были плохо понятны. Авторы получили культуры клеток с нокаутированным геном Trpm2, показав, что такие нейроны на повышение температуры вовсе не реагируют. Это подтвердили и опыты на мышах, в гипоталамус которых инъецировали сигнальную молекулу, вызывающую лихорадку. У мышей с дефектными генами Trpm2 рост температуры был более значительным, чем у дикого типа — 40,4 °C против 39,6 °C.

Наконец, Сименс с коллегами получили рекомбинантную линию мышей, в нейронах преоптической области гипоталамуса которых ген Trpm2 находился под контролем вирусного фермента Cre-рекомбиназы, а рекомбиназа экспрессировалась в ответ на появление искусственной сигнальной молекулы, клозапин-N-оксида (CNO). Это позволило химически управлять работой белков TRPM2: авторы показали, что с помощью CNO у мышей Trpm2-Cre можно вызвать гипотермию с падением температуры до 27,4 °С или лихорадку до 39,1 °С. Ученые считают, что такие животные станут новыми удобными моделями для исследования механизмов поддержания и изменения температуры тела у млекопитающих, в том числе и у людей.

Роман Фишман