走近2021年诺贝尔生理学或医学奖：发现温度和触觉感受器

    2021年10月4日，美国生理学家David Julius和美国分子生物学家Ardem Patapoutian因发现将热和触觉转化为神经脉冲的蛋白质而获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。Credit: Noah Berger (Julius), Scripps Research (Patapoutian)2021年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国加州大学旧金山分校的David Julius和美国加州斯克里普斯研究中心的Ardem Patapoutian，他们发现了感知温度和触觉的蛋白质。

    “这真正解开了大自然的一个秘密。”诺贝尔大会和诺贝尔委员会秘书长Thomas Perlmann在瑞典宣布该奖项时说。

    他补充道：了解如何在分子水平上将刺激转化为神经信号“实际上对我们的生存至关重要”。身处加利福尼亚的研究人员们是在大清早得知这一消息的。

    Patapoutin在与诺贝尔奖组织的电话中说到，因为他的手机设置了勿扰模式，所以错过了来自瑞典的电话。

    最后，诺奖委员会的消息是由Patapoutin 92岁的父亲转达给他的。与此同时，Perlmann在亲戚的帮助下联系到了Julius。

    “凌晨两点起床可不容易，”Julius在当天晚些时候的新闻发布会上说，“大概15分钟之内，我就知道我要忙起来了。”“这是我科学生涯中最快乐的一天。 ”在美国威斯康星医学院从事触觉和疼痛分子机制研究的Cheryl Stucky说。

    她表示Julius和Patapoutin的工作“已经开启了在分子水平研究疼痛和感觉”，如今整个研究领域都建立在这两位研究人员的工作之上。

    她说，下一步是找出如何靶向离子通道(包括Julius和Patapoutin确定的离子通道)，以减轻不同形式的疼痛。了解我们如何感受温度和触觉始于对热感的研究。

    在加州大学旧金山分校，Julius利用辣椒素解决了这个难题，辣椒素是辣椒带来灼热感的原因。

    通过筛选感觉神经元的基因库，发现对辣椒素敏感的蛋白质，他的团队找到了一个特定的离子通道：TRPV1，TRPV1对辣椒素和引起疼痛的热量都有反应(Nature 1997, DOI:10.1038/39807)。

    离子通道 TRPV1(如图所示)对辣椒中的辣椒素和引起疼痛的热量都有反应。两位研究人员都在继续研究这些TRP通道，但Patapoutian还专注于检测机械力的离子通道。

    他的团队发现的通道被称为PIEZO1和PIEZO2，当它们所在的细胞膜响应触摸或戳刺而弯曲时，其形状会发生改变。

    形状的变化打开了通道，使离子能够流过膜并产生信号。

    在美国约翰霍普金斯大学研究痛觉分子机制的Michael Caterina说：“在我看来，这个特别的奖项非常合适的一个重要原因是：这两个实验室不仅发现了这些蛋白质，而且还竭尽全力解释它们如何在原子水平上发挥作用。

    ”Caterina在1990 年代是Julius团队的一员，从事辣椒素感应离子通道的研究，因此他承认自己或许有些主观，但他补充说：“这一发现可能对治疗人类疾病产生影响，事实上，很难获得治疗疼痛的新疗法。

    我认为两位科学家的发现将会对疼痛治疗增加影响。

    ”在美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院研究TRP 通道的Vera Moiseenkova-Bell说，这些蛋白质的作用超出了触觉和温度感觉。

    一方面，TRPA1 让我们在被虫咬后发痒，但其他TRP通道中的突变与包括神经退行性疾病和骨骼发育不良在内的疾病有关。

    她说，压电通道不仅可以帮助我们感受周围的世界，还可以帮助控制呼吸和血压等重要功能。

    Moiseenkova-Bell说，在靶向这些离子通道的药物进入临床之前，还有很多工作要做，但药物研发人员多年来一直在努力。

    与此同时，研究人员继续试图了解这些离子通道及其相关的离子通道：“在分子水平上了解它们还有很多工作要做，但我们已经到达那个水平上了。 ”Moiseenkova-Bell 很清楚，如果没有Julius和Patapoutian的工作，她所从事的领域将不存在。 “这意义太大了，所以我非常高兴 ”她说，“他们实至名归。 ”她还赞赏了Julius和Patapoutian实验室的学员和研究人员的工作：“这始终是团队的努力。”两位研究人员将分享约 110 万美元的奖金。

来源：ACS美国化学会