Учёные описали рецепторные белки, отвечающие за чувство сильного механического давления.

Мы ощущаем холод, тепло, прикосновение, боль благодаря работе чувствительных нейронов: в ответ на специфическое раздражение та или иная группа нервных клеток посылает в мозг импульс, который декодируется как чувство тепла, холода и т. д. В свою очередь, работа таких нейронов зависит от функционирования ионных каналов.

Специальные мембранные белки воспринимают раздражение и изменяют ионный баланс на внутренней и внешней сторонах мембраны. Поток ионов натрия, калия, кальция создаёт потенциал действия, который начинает бежать по нервным отросткам.

Рис. 1. Клеточная мембрана под атомно-силовым микроскопом; возвышающиеся пики — трансмембранные транспортные и рецепторные белки. (Фото Hermann Schillers, Prof. Dr. H.Oberleithner, University Hospital of Muenster).

Специфичность сигналов достигается за счёт специализации канальных белков, которые отвечают за ионные потоки. Мы отличает тепло от прикосновения благодаря тому, что за на тепло реагируют одни белки, а на прикосновение — другие. На самом деле специализация может быть ещё более глубокой: так, обычное, мягкое прикосновение воспринимается одними каналами, а сильное, болевое сжатие или удар — другими.

На сегодня открыты далеко не все сенсорные белки. Исследователи из Института Скриппса (США) сумели как раз обнаружить ионные каналы, создающие ощущение боли при ударе. Поначалу они нашли у мышей неизвестные белки, которые, как выяснилось, имели какое-то отношение к механочувствительности: эти белки пропускали положительно заряженные ионы в ответ на механическое раздражение мембраны клеток. По аналогии с пьезоэлектрическими элементами их назвали piezo1 и piezo2.

На первый взгляд, piezo1 и piezo2 имели мало общего с рецепторными белками, и львиная доля времени ушла на расшифровку их строения и перепроверку функций. В статье, опубликованной в журнале Nature, учёные описывают их как огромные комплексы, состоящие из четырёх блоков-мономеров. Их масса всего в 2–3 раза меньше массы рибосомы, и, по словам учёных, эти комплексы являются крупнейшими среди далеко не маленьких белков ионных каналов. Пьезобелки около ста раз прошивают мембрану, подобно нити, выходя то с одной, то с другой стороны. При этом для сборки функционального комплекса не нужно никакой посторонней помощи: блоки, образующие тетрамер, самостоятельно находят друг друга и встраиваются в мембрану.

Во второй статье, опубликованной в том же номере Nature, исследователи описывают эксперимент, позволивший им подтвердить функцию этих белков. Учёные работали с аналогом piezo у дрозофил, выяснив, что отсутствие этого белка не влияет на чувствительность мух к теплу или слабым прикосновениям, но делает их нечувствительными к сильному механическому давлению. Если же вставить его в нейроны, даже без включения гена, то такая чувствительность к насекомым возвращается.

Вероятно, огромные размеры белка позволяют ему как раз реагировать на сильное раздражение, охватывающее большую площадь мембраны. Учёные уверены, что

дальнейшие исследования «ударного» рецептора позволят пролить свет на некоторые неврологические расстройства, связанные с пониженной кожной чувствительностью.