Nové poznatky o iontových kanálech mohou otevřít cestu k novým léčivům

Teplo, nebo chlad? Dva důležité mechanismy, které objasňují, jak přesně se v buňce přenáší informace o bolesti nebo teplu a chladu, odhalil mezinárodní výzkum vědců z Univerzity v Lundu, na němž se podíleli experti Fyziologického ústavu AV ČR. Dvojici studií publikoval odborný časopis Nature Communications.

Teplotně citlivé iontové kanály (takzvané TRP iontové kanály) jsou buněčnými molekulárními senzory zapojenými v přenosu smyslových signálů, vnímání bolesti a udržování stálého vnitřního prostředí. Poruchy jejich funkce jsou příčinou mnoha závažných lidských onemocnění, jako jsou chronická bolest, zánět, rakovina a různá kardiovaskulární, neurologická, respirační, ledvinová a metabolická onemocnění.

Očekávání vkládaná do vývoje nových léčiv zaměřených na tyto kanály ale zatím zůstávají nenaplněná. „Iontové kanály TRP totiž mohou být aktivovány mnoha různými podněty a tento mechanismus stále není zcela objasněn,“ říká Viktorie Vlachová z oddělení Buněčné neurofyziologie Fyziologického ústavu AV ČR.

„Například zatím nejlépe prostudovaný TRPV1 receptor je aktivován pálivou substancí kapsaicinem, ale také bolestivým teplem nad 42 °C, zánětlivými mediátory a kyselým prostředím, které působí na volná nervová zakončení. Teprve nedávný průlom v technikách kryoelektronové mikroskopie umožnil přesné určení důležitých oblastí tohoto receptoru, kde se soustřeďují signály vyvolané různými podněty a regulují jeho činnost, “ doplňuje vědkyně.

Dva klíčové procesy, jimiž teplotně citlivé kanály TRP převádějí vnější chemické a teplotní podněty na otevření póru kanálu, se nyní podařilo objasnit mezinárodnímu týmu vědců vedených Peterem M. Zygmundem z švédské Univerzity v Lundu. Čeští vědci a vědkyně se podíleli na výzkumu kritických oblastí TRP receptorů pomocí elektrofyziologických metod, které umožňují testovat jejich reakci na chlad a teplo v kombinaci s působením chemických látek.

Vědci odhalili konkrétní místo, kde a jak se v buňkách váže delta-9‑tetrahydrocannabiorcol (přírodní rostlinný kanabinoid bez psychotropních účinků), který zde napomáhá aktivaci jednoho z kanálů (TRPV2), jenž přenáší bolestivé podněty – kanabinoid tento přenos zásadně ovlivňuje.

Druhý posun ve výzkumu představuje identifikace dvou samostatných specifických oblastí, které propůjčují jinému receptoru dalšího druhu z iontových kanálů (TRPA1) citlivost na teplo vyšší než 35 °C a na chlad nižší než 15 °C. Studie navíc prokázala, že teplotní citlivost tohoto receptoru rozhodujícím způsobem závisí na obsahu kyslíku v buněčném prostředí, což potvrzuje úlohu TRPA1 jako fyziologicky významného buněčného senzoru.

„Dosažené výsledky významně přispívají k pochopení obecných molekulárních mechanismů chemické a teplotní aktivace kanálů rodiny TRP a naleznou využití při hledání možných přístupů k jejich regulaci pomocí léčiv,“ zdůrazňuje význam obou studií Viktorie Vlachová.

Více informací:
RNDr. Viktorie Vlachová, DrSc.
oddělení Buněčné neurofyziologie
Fyziologický ústav AV ČR
viktorie.vlachova@fgu.cas.cz
+420 241 062 711

Diana Moosová
PR koordinátorka
Fyziologický ústav AV ČR
diana.moosova@fgu.cas.cz
+420 778 484 825

TZ ke stažení

Odkaz na publikaci:

Moparthi, L. – Sinica, V. – Moparthi, V. K. – Kreir, M. – Vignane, T. – Filipovic, M. R. – Vlachová, V. – Zygmunt, P. M. The human TRPA1 intrinsic cold and heat sensitivity involves separate channel structures beyond the N-ARD domain. Nature Communications. Roč. 13, č. 1 (2022), IF: 17.694
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33876-8

Zhang, L. – Simonsen, Ch. – Zímová, L. – Wang, K. – Moparthi, L. – Gaudet, R. – Ekoff, M. – Nilsson, G. – Hellmich, U. A. – Vlachová, V. – Gourdon, P. – Zygmunt, P. M. Cannabinoid non-cannabidiol site modulation of TRPV2 structure and function. Nature Communications. Roč. 13, č. 1 (2022), IF: 17.694
https://www.nature.com/articles/s41467-022-35163-y

Přečtěte si také

• Monografie rozkrývá vztahy mezi uměním a politikou v meziválečném Československu
• Akademie věd předá šest medailí, dvě zahraničním expertům
• Objev mini-neptunu a tajemství ztraceného horkého jupitera v systému TOI-2458
• Vědci objevili nový obří virus v římovské nádrži. Dostal jméno Budvirus
• Vědci odhalili klíčový protein pro vývoj nové generace antibiotik
• V Ústavu dějin umění zkoumají nejstarší fotografie z Městského muzea Polná
• Molekulární past na exotické kovy slibuje lepší diagnostiku a vývoj léčiv
• Jak se vzala voda na Zemi?
• Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet
• Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu