Нобелевская премия по физиологии и медицине 2021 года была присуждена совместно Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну за их работу по выявлению рецепторов, которые позволяют нам воспринимать температуру и давление. Наше осязание состоит из сложной сети ощущений, включающих температуру, механическое давление, удовольствие и боль. Трудно было понять, как именно тело может различать, например, приятное тепло солнечного света на нашей коже и боль от прикосновения к горячей плите.
Но главный прорыв произошел в 1990-х годах, когда Дэвид Джулиус и его команда начали исследовать рецепторы, которые реагируют на болезненное тепло. Для этого они использовали химическое соединение капсаицин, которое создает ощущение жжения, ассоциируемое с перцем чили. В то время было неизвестно, как это соединение на самом деле делает это, поэтому команда Джулиуса прочесала библиотеку ДНК, чтобы определить конкретные гены, связанные с этим процессом.
Нобелевская премия 2021 года по физиологии и медицине была присуждена Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну за их работу по обнаружению рецепторов, которые регистрируют температуру и механическую стимуляцию. Фото: The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
Эксперименты с воздействием капсаицина на культивируемые клетки в конечном итоге выявили единственный ген, кодирующий белок, реагирующий на тепло. Позже было обнаружено, что этот рецептор, получивший название TRPV1, активируется при температуре выше 43°C, открывая ионный канал, который посылает сигнал боли в мозг.
Диаграмма, показывающая, как рецептор TRPV1 воспринимает высокие температуры, принесла первооткрывателю Дэвиду Джулиусу половину Нобелевской премии по физиологии и медицине 2021 года. Фото: The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
Открытие TRPV1 привело к открытию других температурных рецепторов, включая TRPM8, который активируется холодом. TRPM8 был независимо идентифицирован как Джулиусом, так и его нынешним со-лауреатом Нобелевской премии, Ардемом Патапутяном.
Примерно в то же время, Патапутян и его команда исследовали рецепторы, реагирующие на механическое давление. Заметив, что при толкающем прикосновении к определенной клеточной линии возникает электрический сигнал, команда последовательно выбивала гены, пока не нашла тот, который при выключении делал клетки неспособными реагировать на толчки. Оттуда они выследили виновника новых ионных каналов, которые они назвали Piezo1 и Piezo2.
Диаграмма, показывающая, как рецепторы Piezo1 и Piezo2 функционируют, чтобы ощущать механическое давление, что принесло первооткрывателю Ардему Патапутяну половину Нобелевской премии по физиологии и медицине 2021 года. Фото: The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
Дальнейшее исследование показало, что этот класс каналов играет множество критических ролей в осязании и других физиологических процессах, таких как поддержание артериального давления, дыхания и контроля мочевого пузыря.
Основополагающие открытия лауреатов Нобелевской премии этого года объяснили, как тепло, холод и прикосновение могут инициировать сигналы в нашей нервной системе. Выявленные ионные каналы важны для многих физиологических процессов и болезненных состояний. Рецепторы TRPV1 и Piezo2 участвуют в ряде физиологических процессов. Фото: The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
Вместе, открытия Джулиуса и Патапутяна проложили путь к огромному количеству работ, раскрывающих тайны нашего осязания.
Остальные Нобелевские премии 2021 года будут вручены в течение недели.
Источники: Nobel Prize
