密西根大學的研究人員發現了能讓哺乳動物感知寒冷的蛋白質，填補了感官生物學領域中長期存在的知識空白。發表在《自然-神經科學》（Nature Neuroscience）上的這項研究成果有助於揭示我們在冬天是如何感知和忍受寒冷溫度的，以及為什麼一些病人在特定疾病條件下會對寒冷有不同的體驗。

麻省大學生命科學研究所教授、新研究的資深作者、神經科學家肖恩-徐（Shawn Xu）說：”20多年前，隨著一種名為TRPV1的熱感應蛋白的發現，這一領域開始發現這些溫度感測器。各種研究都發現了能感知高溫、暖氣甚至低溫的蛋白質，但我們一直無法確認是什麼能感知華氏60度以下的溫度」。

在2019 年的一項研究中，徐的實驗室的研究人員在秀麗隱桿線蟲體內發現了首個冷感受體蛋白，秀麗隱桿線蟲是一種身長一毫米的蠕蟲，徐的實驗室將其作為了解感官反應的模型系統進行研究。

由於編碼秀麗隱桿線蟲蛋白質的基因在包括小鼠和人類在內的許多物種中都是進化保守的，這項發現為驗證哺乳動物中的冷感測器提供了一個起點：一種名為GluK2（谷氨酸離子受體kainate 型亞基2 的縮寫）的蛋白質。

在這項最新研究中，來自生命科學研究所和麻省大學文學、科學和藝術學院的研究小組在缺乏GluK2基因、因而無法產生任何GluK2蛋白的小鼠身上測試了他們的假設。透過一系列測試動物對溫度和其他機械刺激的行為反應的實驗，研究小組發現，小鼠對高溫、暖氣和低溫的反應正常，但對有害的寒冷卻沒有反應。

GluK2 主要存在於大腦中的神經元上，它接收化學訊號，促進神經元之間的交流。但它也在周邊神經系統（大腦和脊髓之外）的感覺神經元中表現。

麻省大學分子、細胞和發育生物學副教授、該研究的共同第一作者段博說：”我們現在知道，這種蛋白質在外周神經系統中發揮著完全不同的功能，它處理溫度線索，而不是感知寒冷的化學訊號。”

雖然GluK2因其在大腦中的作用而聞名，但徐推測，這種溫度感應作用可能是這種蛋白質的原始用途之一。

“GluK2基因在整個進化樹中都有親緣關係，一直可以追溯到單細胞細菌。但它非常需要感知環境，也許既需要溫度，也需要化學物質，”身兼麻省理工大學醫學院分子和綜合生理學教授的徐說。 “因此，我認為溫度感應可能是一種古老的功能，至少對其中一些谷氨酸受體來說是如此，隨著生物進化出更複雜的神經系統，這種功能最終被採用。”

除了填補溫度感應難題的空白，徐認為這項新發現還可能對人類的健康和福祉產生影響。例如，接受化療的癌症患者常常會對寒冷產生痛苦的反應。

GluK2是哺乳動物體內的一種冷感測器，這項發現為更好地理解人類為何會對寒冷產生疼痛反應開闢了新的途徑，甚至可能為治療冷覺過度興奮患者的疼痛提供了潛在的治療靶點。

編譯自: ScitechDaily