Investigadores identifican una proteína receptora que puede detectar cuándo se acerca el invierno
Los hallazgos revelan la primera proteína de detección de frío conocida que responde al frío extremo.
Los investigadores han identificado una proteína receptora que puede detectar cuándo se acerca el invierno.
"Claramente, los nervios de la piel pueden sentir el frío, pero nadie ha podido determinar exactamente cómo lo sienten", dijo Shawn Xu, miembro de la facultad del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan y autor principal del estudio. "Ahora, creo que tenemos una respuesta".
Cuando las temperaturas ambientales caen a niveles incómodos e incluso peligrosos, las proteínas receptoras dentro de los nervios sensoriales de la piel perciben el cambio y transmiten esa información al cerebro. Esto es cierto para organismos desde humanos hasta los pequeños gusanos de milímetro de largo que los investigadores estudian en el laboratorio de Xu en el Instituto de Ciencias de la Vida: el sistema modelo Caenorhabditis elegans.
"Cuando sales y sientes que hace demasiado frío, tomarás medidas para volver a un ambiente más cálido tan pronto como puedas", dijo Xu, quien también es profesor en el Departamento de Medicina Molecular de la UM Fisiología Integrativa. "Cuando las lombrices sienten el frío, también participan en conductas de evitación, alejándose de las bajas temperaturas, al igual que los humanos".
Pero a diferencia de los humanos u otros organismos complejos, el C. elegans tiene un genoma simple y bien mapeado y una vida útil corta, lo que los convierte en un valioso sistema modelo para estudiar las respuestas sensoriales.
Las búsquedas anteriores de un receptor de frío no tuvieron éxito porque los investigadores se centraron en grupos específicos de genes relacionados con la sensación, que es un enfoque sesgado, dijo Xu. Aprovechando la simplicidad de C. elegans, él y sus colegas adoptaron un enfoque imparcial. Analizaron miles de variaciones genéticas aleatorias para determinar qué afectaba las respuestas de los gusanos al frío.
Los investigadores descubrieron que los gusanos a los que les faltaba el gen del receptor de glutamato glr-3 ya no respondían cuando las temperaturas caían por debajo de los 18 grados centígrados (64 °F). Este gen es responsable de producir la proteína del receptor GLR-3. Sin esta proteína, los gusanos se volvieron insensibles a las temperaturas frías, lo que indica que la proteína es necesaria para que los gusanos sientan el frío.
Además, el gen glr-3 se conserva evolutivamente en todas las especies, incluidos los humanos y resulta que las versiones vertebradas del gen también pueden funcionar como un receptor de detección de frío.
Cuando los investigadores agregaron la versión mamífera del gen a los gusanos mutantes que carecían de glr-3, y por lo tanto eran insensibles al frío, descubrieron que rescataba la sensibilidad al frío de los gusanos. También agregaron las versiones de gusanos, peces cebra, ratones y humanos de los genes a las células de mamíferos insensibles al frío. Con todas las versiones del gen, las células se volvieron sensibles a las bajas temperaturas.
La versión del gen del ratón, GluK2 (para la subunidad 2 del tipo de kainato del receptor ionotrópico de glutamato), es bien conocida por su papel en la transmisión de señales químicas dentro del cerebro. Sin embargo, los investigadores descubrieron que este gen también está activo en un grupo de neuronas sensoriales de ratones que detectan estímulos ambientales, como la temperatura, a través de terminaciones sensoriales en la piel de los animales.
La reducción de la expresión de GluK2 en las neuronas sensoriales del ratón suprimió su capacidad de detectar temperaturas frías, pero no frías. Los hallazgos proporcionan evidencia adicional de que la proteína GluK2 sirve como un receptor de frío en los mamíferos.
"Durante todos estos años, la atención se ha centrado en la función de este gen en el cerebro. Ahora, hemos descubierto que también tiene un papel en el sistema sensorial periférico", dijo Xu. "Es realmente emocionante. Este fue uno de los pocos receptores sensoriales que aún no se habían identificado en la naturaleza". @mundiario
