خبر

  • تک بورد - نوبل پزشکی: حس گرما ، سرما و لمس

    نوبل پزشکی: حس گرما ، سرما و لمس
    3 روز و 6 ساعت قبل

    اکتشافات موجی از یافته ها را در مورد چگونگی حس محیط ما ایجاد کرد.
    جایزه نوبل امروز در فیزیولوژی یا پزشکی است که این روزها اغلب به معنی زیست شناسی است. و سال 2021 نیز از این قاعده مستثنی نیست ، زیرا دو محقق به دلیل اکتشافات خود در مورد چگونگی تشخیص انسان از طریق لمس ، محیط نزدیک خود را برنده شده اند. دیوید جولیوس نیمی از جایزه را برای شناسایی پروتئینی که به ما اجازه می دهد گرمای دردناک یا تقلی

    کشف کلیدی انجام شده توسط هر دو محقق شامل یک طرح هوشمندانه بود که به آنها اجازه می داد ژن حیاتی مربوط به یک فرایند نسبتاً مشخص را شناسایی کنند. اما این کشف باعث شد تا درهای بسیاری از کارهای بعدی باز شود. در مورد دما ، کشف خانواده کوچکی از پروتئین های مرتبط که همه جنبه های مختلف گرما یا سرما را حس می کنند ، امکان پذیر شد. و در مورد لمس ، این کشف نشان می دهد که همان پروتئین قادر است انواع تنش ها و فشارهای داخل بدن را ردیابی کند. فلفل قرمز اغلب در مورد حرارت ایجاد شده توسط مواد شیمیایی موجود در آن صحبت می کند. معلوم می شود که استعاره نیست ؛ طی سالها ، محققان دریافتند که ماده شیمیایی اصلی فلفل تند ، به نام کپسایسین ، همان سلولهای عصبی را فعال می کند که در اثر حرارت ناخوشایند فعال می شوند. دانش به عنوان یک ابزار او و آزمایشگاهش یک سلول عصبی حساس به کپسایسین را شناسایی کردند و RNA های پیام رسان را دریافت کردند که تمام پروتئین های ساخته شده توسط این سلول ها را رمزگذاری می کرد. یافته های آنها به مجموعه های کوچکتری از RNA های پیام رسان تقسیم شد که سپس به سلول های حساس به کپسایسین تزریق شد. این به تیم این امکان را داد تا تشخیص دهد کدام مجموعه سلولها را به حساسیت به کپسایسین تبدیل کرده است. با تقسیم این مجموعه ها به زیر مجموعه های کوچکتر ، محققان در نهایت توانستند بر روی یک ژن واحد ، به نام TRPV1 تمرکز کنند. در غشای سلول بنشینید در پاسخ به محرکی مانند گرما یا کپسایسین ، پروتئین ها مجرایی را باز می کنند که اجازه می دهد یون های باردار به درون سلول جریان پیدا کرده و باعث ایجاد یک ضربه عصبی شوند.

    این حقیقت که TRPV1 خانواده ای از پروتئین های مرتبط است مشخص شد مهم است ، زیرا معلوم شد که TRPV1 پایان داستان نیست. شما می توانید ژن موجود در سلول های عصبی را از بین ببرید و آنها هنوز هم می توانند به گرمای دردناک پاسخ دهند. با گذشت زمان ، مردم نشان دادند که چندین عضو مختلف خانواده TRPV گرما و انواع مواد شیمیایی مضر را تشخیص می دهند. (به نظر می رسد ترکیبی از TRPV1 ، TRPM3 و TRPA1 همه در آن دخیل هستند.) این پروتئین ها همچنین در ترکیب با پروتئینی به نام TRPM8 ، که دمای سرما را حس می کند ، به درک گرمای گرم اما نه دردناک کمک می کند.

    تجزیه و تحلیل این که چگونه همه این پروتئین ها تصویری واضح از محیط ما ارائه می دهند ، امروزه بسیاری از آزمایشگاه ها را مشغول نگه داشته است. اما با کشف اولیه دخالت دخالت پروتئین TRPV1 درب آن باز شد.

    لمس سبک

    به شیوه ای مشابه ، ما دهه هاست می دانیم که برخی سلولهای عصبی به لمس حساس هستند. اما ما به اردم پاتاپوتیان و اعضای آزمایشگاهش نیاز داشتیم تا بفهمیم این سلول ها چگونه این کار را انجام می دهند. و باز هم ، مسئله این بود که بدانیم چگونه به نظر برسیم. پاتاپوتیان با شناسایی یک رده سلولی حساس به لمس از طریق یک فرایند سخت کار را آغاز کرد: او سلولها را به وسایلی متصل کرد که قادر به تشخیص تکانه های عصبی آنها بود ، سپس شروع به زدن سلول ها کرد. اکثر سلولها ، با حساسیت به عوامل دیگر ، پاسخ نمی دهند. اما سرانجام ، او نوعی سلول را شناسایی کرد که هنگام فشار دادن ، تکانه های عصبی را شلیک می کند. محققان یک لیست کامل از ژنهای فعال در سلولهای حساس به لمس تهیه کردند و آنها را با ژنهای تولید شده از سلولهای حساس به لمس مقایسه کردند. این مقایسه لیستی از 72 ژن ایجاد کرد که هر یک از آنها می تواند سنسور لمسی باشد. یکی پس از دیگری ، محققان آن ژنها را در رده سلولی حساس به لمس غیرفعال کردند تا اینکه ژنی را پیدا کردند که در صورت غیر فعال شدن ، توانایی تشخیص لمس را از بین می برد.

    تبلیغات

    معلوم شد که این ژن هیچ آنچه قبلا دیده بودیم بسیاری از پروتئین هایی که سیگنال های عصبی را تحریک یا منتقل می کنند و یون ها را به داخل یا خارج سلول ها وارد می کنند ، دارای 6 تا 12 بخش هستند که از غشای سلولی عبور می کنند. پاتاپوتیان دریافت که ژنی که روی آن کار می کند دارای 38 قسمت از این بخش است. اینها به ژن اجازه دادند تا غشای سلول را در یک فرورفتگی کاسه ای شکل منحنی پخش کند. فشار در مجاورت غشاء ، کاسه را صاف می کند و با این کار ، مجرایی را باز می کند که به یونها اجازه می دهد به داخل سلول سرازیر شوند. به نام PIEZO2 در ترکیب ، به نظر می رسد پروتئین ها برای حساسیت به لمس در مهره داران مورد نیاز است. (به طرز عجیبی ، موجوداتی مانند مگس و کرمها ، که دارای سیستم عصبی هستند و ویژگیهای بسیاری با مهره داران دارند ، به نظر نمی رسد این ژنها را داشته باشند.)

    در حالی که تشخیص دما بسیار پیچیده بود ، تصویر PIEZO پیچیده بود به این معنا که احساس فشار در بسیاری از موارد غیر از لمس دخیل بود. موش هایی که فاقد ژن PIEZO2 هستند ، بلافاصله پس از تولد می میرند ، زیرا توانایی تعیین میزان تورم ریه های خود را از دست می دهند. اگر ژن بعدا در زندگی حذف شود ، حیوانات می توانند مشکلات فشار خون ، مشکلات مثانه و مشکلات گوارشی را تجربه کنند ، همه اینها به این دلیل است که دیگر نمی توانند فشار بر اندامهای داخلی خود را تعیین کنند.

    علاوه بر این ، PIEZO2 به نظر می رسد درگیر حس عمقی ، یعنی توانایی درک نحوه قرارگیری و جهت گیری اعضای بدن بدون نگاه کردن به آنها. بنابراین ، در کنار همه چیز دیگر ، از دست دادن فعالیت ژن باعث ایجاد تعادل و مشکلات حرکتی شدیدی می شود. بینش به حواس ما اما در این مورد ، افتخار ممکن است تا حدی تشخیص میزان پس از کشف اولیه آنها باشد. تحقیقی که در مورد اکتشافات TRPV و PIEZO ایجاد شد بسیار گسترده است و هیچ آزمایشگاهی نمی تواند بر آن تسلط داشته باشد. این جایزه همچنین در زمینه ای از کار است - بدن چگونه جهان را در داخل و خارج از آن احساس می کند؟ - این مورد بسیاری از افراد را مورد توجه قرار می دهد.

    با توجه به این ، ما نباید تعجب کنیم که تفاوت های بسیاری آزمایشگاه ها بر اساس کشفیات این دو محقق ساخته شده اند ، و مقالات زیادی در این زمینه ها وجود دارد که نه ژولیوس و نه پاتاپوتیان را شامل نمی شود. این ممکن است معیار مهم اهمیت این کار باشد.

    فهرست بندی تصویر توسط PDB





خبرهای دیگر از علوم پایه