Nobel 2021 z medycyny za odkrycie receptorów temperatury i dotyku

Nagrodę Nobla 2021 z medycyny otrzymali David Julius i Ardem Patapoutain za odkrycie receptorów pozwalających nam odczuwać dotyk, ciepło i zimno

Tegoroczna nagroda Nobla została przyznana za odkrycie, w jaki sposób powstają impulsy, które po przesłaniu do mózgu pozwalają odczuwać ciepło i dotyk. To jeden z najważniejszych elementów naszej interakcji z otoczeniem – dzięki nim poznajemy świat, ale też możemy uniknąć niebezpieczeństw.

David Julius pracował nad receptorami temperatury wykorzystując kapsaicynę – to ten składnik papryczek, który czyni je ostrymi. A tę ostrość odczuwamy jako palenie, pieczenie, a więc odczucie takie samo, jak powstające pod wpływem wysokiej temperatury.

Ardem Patapoutain skupił się na szczególnych komórkach, które reagują na nacisk. Ten zmysł zapewnia nam możliwość podnoszenia przedmiotów i operowania w naszym świecie.

Od dawna wiadomo było, że receptory przekształcają bodźce zewnętrzne na sygnały nerwowe przekazywane dalej. Tyle, że nie wiedzieliśmy, jak to się zaczyna, czyli jak samo odczucie zimna, ciepła czy dotyku “przerabiane” jest na impuls biegnący włóknem nerwowym.

Jak odkryto receptory

Badania Davida Juliusa polegały na wytworzeniu kopii tysięcy białek powstający w komórkach czuciowych. Nie wiadomo było jednak, które konkretnie z tych białek reagowały na bodziec. Dlatego w hodowlach komórek, które normalnie nie reagowały na bodziec wywoływano ekspresję kolejnych białek i sprawdzano, czy zaczną reagować na kapsaicynę. Praca była niezwykle żmudna, bo trzeba było przetestować mnóstwo białek. Ostatecznie udało się zidentyfikować poszukiwaną proteinę, a co za tym idzie – sekwencję DNA odpowiedzialną za jej zapis. Nowy receptor nazwano TRPV1.

Stosując mentol, który aktywuje receptory zimna odkryto później receptor TRPM8 odpowiadający właśnie za to uczucie.

Z kolei badania Ardema Patapoutaina rozpoczęły się od zidentyfikowania komórek, które po nakłuciu pipetą wysyłały sygnał nerwowy. Patapoutain wraz z zespołem oznaczył 72 geny, które mogły być odpowiedzialne za to zjawisko. Następnie wyłączał pojedynczo w hodowlach kolejne geny i sprawdzał, czy komórka nadal wytwarza impuls. Tą metodą udało się zidentyfikować receptory oznaczone później jako Piezo1 i Piezo2.

Zarówno receptory temperatury, jak i dotyku opierają się na kanałach jonowych. To umieszczone w błonie komórkowej białka, które w odkreślonych sytuacjach wpuszczają lub wypuszczają z komórki jony zmieniając jej potencjał elektryczny. Właśnie białka kanałów jonowych reagują na odpowiedni bodziec, co pozwala na wytworzenie impulsu elektrycznego przesyłanego przez włókno nerwowe.

Warto pamiętać, że zmysły dotyku oraz temperatury to nie tylko nasze palce, twarz czy stopy, a więc skóra. To również wiele innych elementów działania naszego ciała. Na przykład receptory dotyku odpowiadają też za propriocepcję czyli odczuwanie głębokie dające nam poczucie położenia naszego ciała. Nie musimy widzieć naszych rąk czy nóg, by wiedzieć w jakiej są pozycji. To efekt działania receptorów dotyku znajdujących się w mięśniach, ścięgnach czy stawach. Możemy wchodzić po schodach z zamkniętymi oczami (ostrożnie!) właśnie dzięki temu, że odczuwanie głębokie pozwala na uniesienie i przesunięcie nogi o precyzyjnie ustaloną odległość, której nie musimy stale weryfikować wzrokiem.

Nie jesteśmy portalem. To blog tworzony przez dwie osoby – Olę i Piotra (a ten tekst napisałem ja, Piotrek). Jeśli mój tekst Ci się spodobał, do czegoś się przydał lub coś wyjaśnił – to świetnie. Wkładamy w nasze materiały dużo pracy starając się, by były rzetelne i jasne. Jeśli chcesz, możesz w zamian podarować nam wirtualną kawę. Będzie nam bardzo miło. Dziękujemy 🙂