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我们感知热、冷和触觉的能力对于生存至关重要,并支撑着我们与周围世界的互动。在日常生活中,我们认为这些感觉是理所当然的,但神经冲动是如何启动的呢?2021年的诺贝尔奖获奖者回答了这个问题。
17 世纪,哲学家勒内·笛卡尔设想将皮肤的不同部位与大脑连接起来。这样,脚接触明火就会向大脑发送机械信号。后来的发现揭示了记录我们环境变化的专门感觉神经元的存在。 1944 年,约瑟夫·埃尔兰格和赫伯特·加塞尔因发现不同类型的感觉神经纤维而获得诺贝尔生理学或医学奖,这些神经纤维对不同的刺激有反应,例如对疼痛和非疼痛触摸的反应。从那时起,人们已经证明神经细胞高度专门化,可以检测和传导不同类型的刺激。
直到20 世纪 90 年代末,美国加州大学旧金山分校的 David Julius 通过分析辣椒素这种化合物如何引起我们接触辣椒时产生的灼烧感,才取得了重大进展。Julius 和他的同事创建了一个包含数百万个 DNA 片段的文库,这些片段对应于在感觉神经元中表达的基因,这些神经元可以对疼痛、热和触觉作出反应。Julius 和同事们假设,这个文库将包括一个编码能够对辣椒素作出反应的蛋白质的 DNA 片段。经过艰苦的搜索,他们确定了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因,一种新型离子通道蛋白,后来被命名为 TRPV1。当 Julius 研究该蛋白对热作出反应的能力时,他意识到自己发现了一种热感应受体,这种受体在人们感觉到疼痛的温度下会被激活。
Patapoutian 和他的同事发现了一种细胞系,当用微量移液器戳单个细胞时,该细胞系会发出可测量的电信号。他们假设被机械力激活的受体是一种离子通道,然后他们确定了 72 个编码可能受体的候选基因。他们逐一灭活这些基因,以发现负责研究细胞中机械敏感性的基因。经过艰苦的搜索,Patapoutian 和他的同事成功确定了一个基因,该基因的沉默使细胞对微量移液器的戳刺不敏感。根据希腊语中的压力一词(í;píesi)将其命名为 Piezo1。
正因为他们对触觉痛觉蛋白的发现,所以获得了诺贝尔奖。
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