Pesquisadores descobrem proteína responsável pela sensação de frio

Pesquisadores da Universidade de Michigan identificaram a proteína que permite aos mamíferos sentir o frio, preenchendo uma lacuna de conhecimento de longa data no campo da biologia sensorial.

As descobertas, publicadas em Neurociência da Naturezapoderia ajudar a desvendar como sentimos e sofremos com o frio no inverno, e por que alguns pacientes sentem o frio de maneira diferente em determinadas condições de doença.

“O campo começou a descobrir estes sensores de temperatura há mais de 20 anos, com a descoberta de uma proteína sensível ao calor chamada TRPV1”, disse o neurocientista Shawn Xu, professor do Instituto de Ciências da Vida da UM e autor sénior da nova investigação.

“Vários estudos descobriram proteínas que detectam temperaturas quentes, mornas e até frias – mas não conseguimos confirmar o que detecta temperaturas abaixo de cerca de 60 graus Fahrenheit.”

Num estudo de 2019, investigadores do laboratório de Xu descobriram a primeira proteína receptora sensível ao frio em Caenorhabditis elegans, uma espécie de vermes com milímetros de comprimento que o laboratório estuda como um sistema modelo para a compreensão das respostas sensoriais.

Como o gene que codifica a proteína C. elegans é evolutivamente conservado em muitas espécies, incluindo camundongos e humanos, essa descoberta forneceu um ponto de partida para verificar o sensor de frio em mamíferos: uma proteína chamada GluK2 (abreviação de subunidade 2 do tipo cainato do receptor ionotrópico de glutamato ).

Para este último estudo, uma equipa de investigadores do Instituto de Ciências da Vida e da Faculdade de Literatura, Ciências e Artes da UM testou a sua hipótese em ratos que não tinham o gene GluK2 e, portanto, não conseguiam produzir quaisquer proteínas GluK2. Através de uma série de experiências para testar as reacções comportamentais dos animais à temperatura e outros estímulos mecânicos, a equipa descobriu que os ratos respondiam normalmente a temperaturas quentes, mornas e frias, mas não apresentavam resposta ao frio nocivo.

GluK2 é encontrado principalmente em neurônios do cérebro, onde recebe sinais químicos para facilitar a comunicação entre os neurônios. Mas também é expresso em neurônios sensoriais no sistema nervoso periférico (fora do cérebro e da medula espinhal).

“Sabemos agora que esta proteína desempenha uma função totalmente diferente no sistema nervoso periférico, processando sinais de temperatura em vez de sinais químicos para sentir o frio”, disse Bo Duan, professor associado de biologia molecular, celular e do desenvolvimento da UM e co-autor sênior. do estudo.

Embora GluK2 seja mais conhecido por seu papel no cérebro, Xu especula que esse papel de detecção de temperatura pode ter sido um dos propósitos originais da proteína. O gene GluK2 tem parentes em toda a árvore evolutiva, remontando às bactérias unicelulares.

“Uma bactéria não tem cérebro, então por que desenvolveria uma forma de receber sinais químicos de outros neurônios? Mas teria grande necessidade de sentir o ambiente, e talvez tanto a temperatura quanto os produtos químicos”, disse Xu, que também é professor de fisiologia molecular e integrativa na Faculdade de Medicina da UM.

“Portanto, penso que a detecção de temperatura pode ser uma função antiga, pelo menos para alguns destes receptores de glutamato, que acabou por ser cooptada à medida que os organismos evoluíram sistemas nervosos mais complexos.”

Além de preencher uma lacuna no quebra-cabeça da detecção de temperatura, Xu acredita que a nova descoberta pode ter implicações para a saúde e o bem-estar humanos. Pacientes com câncer que recebem quimioterapia, por exemplo, frequentemente apresentam reações dolorosas ao frio.

“Esta descoberta do GluK2 como um sensor de frio em mamíferos abre novos caminhos para entender melhor por que os humanos experimentam reações dolorosas ao frio, e talvez até ofereça um alvo terapêutico potencial para tratar essa dor em pacientes cuja sensação de frio é superestimulada”, disse Xu.