(4.9.6)--2021年诺贝尔生理学或医学奖——“发现温度和触觉感受器”.pdf

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1、2021 年诺贝尔生理学或医学奖“发现温度和触觉感受器”10 月 4 日，2021 年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，加州大学旧金山分校 David Julius 教授和斯克里普斯研究中心 Ardem Patapoutian 教授因“发现温度和触觉感受器（for their discoveries of receptors for temperature and touch）”而分享了这一奖项。David Julius，1955 年出生于美国纽约。1984 年，他在加州大学伯克利分校获得博士学位，随后在哥伦比亚大学进行博士后研究；1989 年，他被加州大学旧金山分校聘为教授。Ardem Patapo

2、utian，1967 年出生于黎巴嫩贝鲁特，后搬到美国洛杉矶生活。他于 1996 年在加州理工学院获得博士学位，随后进入加州大学旧金山分校进行博士后研究。2000 年以来，他在斯克里普斯研究中心工作，现任职教授。2014 至今，他还是霍华德休斯医学研究所的研究员。触觉以及感知热、冷的能力对于人类的生存至关重要，没有这些能力，我们无法与周围世界正常互动。这些感觉如何而来？或者说，我们的神经系统如何感知温度和压力？今年的诺贝尔奖获得者解决的正是这个问题。辣椒素（capsaicin）是一种来自辣椒的刺激性化合物，辣椒的灼热感“辣”很大程度上都要拜它所赐。David Julius 使用这种化合物来识别

3、皮肤神经末梢中响应热的感受器。他和同事们从能够响应疼痛、热和触觉的感觉神经元中表达的基因入手，创建了一个包含数百万个片段的 DNA 库，随后在细胞中表达这些基因并测试表达的蛋白是否能与辣椒素反应。经过艰苦的筛选，终于找到了一个让细胞对辣椒素敏感的基因，他们进一步的实验表明该基因编码了一种新的离子通道蛋白，这种新发现的辣椒素受体后来被命名为 TRPV1。当 Julius 研究这种蛋白质对热的响应能力时，他发现这是一种热敏受体，在一定温度下会被激活。TRPV1 的发现是一项重大突破，为揭开其他温度感应受体开辟了道路。后来 David Julius 和 Ardem Patapoutian 各自独立地

4、使用薄荷醇（menthol）发现了寒冷激活的受体 TRPM8。David Julius 使用辣椒素鉴定了 TRPV1，一种由热激活的离子通道。触觉所感知的对象实际上是一种机械刺激。Ardem Patapoutian 使用压敏细胞发现了一类新型感受器，在皮肤和内部器官中对机械刺激做出响应。Patapoutian 与同事们首先确定了一种细胞系，这种细胞系在受到外界机械刺激（微量移液管戳刺）时，会发出可测量的电信号。他们假设被机械刺激激活的受体是离子通道，经过大量的筛选，终于成功地确定了一个基因，该基因被沉默失活之后，细胞就对微量移液器的戳刺变得不敏感了。由此，一种全新的、完全未知的机械敏感离子通道

5、被发现了，并被命名为 Piezo1。不久之后，与 Piezo1 相似的第二个机械敏感离子通道 Piezo2 被发现。Patapoutian 与同事们后来的工作表明 Piezo2 离子通道对触觉至关重要。此外，在进一步的工作中，Piezo1 和 Piezo2 通道已被证明可以调节其他重要的生理过程，包括血压、呼吸和膀胱控制。Patapoutian 培养机械敏感细胞来识别由机械刺激激活的离子通道 Piezo1。关键论文：Caterina MJ,Schumacher MA,Tominaga M,Rosen TA,Levine JD,Julius D.The capsaicin receptor:a

6、heat-activated ion channel in the pain pathway.Nature,1997,389,816-824.Tominaga M,Caterina MJ,Malmberg AB,Rosen TA,Gilbert H,Skinner K,Raumann BE,Basbaum AI,Julius D.The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli.Neuron,1998,21,531-543.Caterina MJ,Leffler A,Malmberg AB,Mart

7、in WJ,Trafton J,Petersen-Zeitz KR,Koltzenburg M,Basbaum AI,Julius D.Impaired nociception and pain sensation in mice lacking the capsaicin receptor.Science,2000,288,306-313 McKemy DD,Neuhausser WM,Julius D.Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation.Na

8、ture,2002,416,52-58 Peier AM,Moqrich A,Hergarden AC,Reeve AJ,Andersson DA,Story GM,Earley TJ,Dragoni I,McIntyre P,Bevan S,Patapoutian A.A TRP channel that senses cold stimuli and menthol.Cell,2002,108,705-715 Coste B,Mathur J,Schmidt M,Earley TJ,Ranade S,Petrus MJ,Dubin AE,Patapoutian A.Piezo1 and P

9、iezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels.Science,2010,330,55-60 Ranade SS,Woo SH,Dubin AE,Moshourab RA,Wetzel C,Petrus M,Mathur J,Bgay V,Coste B,Mainquist J,Wilson AJ,Francisco AG,Reddy K,Qiu Z,Wood JN,Lewin GR,Patapoutian A.Piezo2 is the major transducer of

10、mechanical forces for touch sensation in mice.Nature,2014,516,121-125 Woo S-H,Lukacs V,de Nooij JC,Zaytseva D,Criddle CR,Francisco A,Jessell TM,Wilkinson KA,Patapoutian A.Piezo2 is the principal mechonotransduction channel for proprioception.Nature Neuroscience,2015,18,1756-1762 注：以上内容编译自诺贝尔奖官方网站，图片等内容版权归属于Nobelprize.org