# Молекулы осязания: история открытия рецепторов температуры и давления PIEZO и TRPV1

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=9EBJNvrx60I
Канал: World Science Festival
Опубликовано: 08.10.2021

---

В октябре 2021 года Нобелевская премия по физиологии или медицине была присуждена **Дэвиду Джулиусу** и **Ардему Патапутяну** за открытие рецепторов температуры и прикосновения. В этой беседе с физиком **Брайаном Грином** на World Science Festival учёные рассказывают, как превратить физическое ощущение в химический сигнал и почему поиск ответов на фундаментальные вопросы требует готовности «прыгнуть со скалы».

## 🌶️ Путь Дэвида Джулиуса: от ЛСД в Беркли до жгучего перца
[[JUMP:02:46]]

Дэвид Джулиус начал свой путь в науке с интереса к тому, как природные токсины и продукты влияют на нервную систему [05:41]. Его всегда привлекала «химическая антропология»: как люди на протяжении веков находили активные ингредиенты в растениях для ритуалов, медицины или кулинарии и как учёные могут использовать эти знания для поиска сигнальных процессов в мозге [06:35].

Интерес к психоактивным веществам подогревался атмосферой Беркли. Джулиус вспоминает случай из времён своей учёбы: однажды ночью к нему подошли двое молодых людей и спросили, не осталось ли в здании биохимии того «невероятного ЛСД», который там синтезировали десятилетие назад [07:40]. Этот эпизод заставил учёного задуматься о глубоком влиянии химических соединений на человеческое поведение. Впоследствии он работал в лаборатории Ричарда Акселя (лауреата Нобелевской премии), изучая серотониновые рецепторы, прежде чем сосредоточиться на соматосенсорной системе [08:44].

До работ Джулиуса осязание оставалось «отстающим» чувством:

*   Зрение и слух были изучены лучше, так как их рецепторы локализованы в конкретных органах (глаза, уши) [10:01].
*   Для изучения зрения учёные могли просто взять ведро коровьих глаз на бойне и проводить биохимический анализ [10:26].
*   Осязание распределено по всему телу, и молекулярный механизм детекции боли и температуры долгое время оставался «Священным Граалем» нейробиологии [15:03].

Дэвид Джулиус решил превратить физическую проблему (воздействие тепла) в химическую, использовав капсаицин — активный компонент перца чили [12:36].

## 🧬 Эксперимент на грани провала: открытие TRPV1
[[JUMP:15:16]]

Чтобы найти рецептор тепла, команда Джулиуса использовала метод гетерологичной экспрессии генов [15:30]. Они взяли обычные клетки почек (линия HEK293), которые сами по себе не реагируют на перец, и начали вводить в них тысячи фрагментов ДНК из нейронов, отвечающих за боль [15:42].

Это была крайне рискованная стратегия по нескольким причинам:

1.  **Ставка на один ген:** Учёные предполагали, что за реакцию отвечает всего один белок. Если бы для детекции капсаицина требовался комплекс из нескольких белков, вероятность успеха была бы ничтожно мала [18:51].
2.  **Сложность детекции:** Они использовали кальций-чувствительные красители (разработанные Роджером Тсьеном), которые заставляли клетки светиться под микроскопом при попадании в них ионов кальция [20:48].

После месяца скрининга библиотек генов, содержащих по 10 000 фрагментов каждая, учёным удалось найти единственный клон ДНК, который делал клетку чувствительной к капсаицину. Так был открыт ионный канал **TRPV1** [21:29]. Позже выяснилось, что этот же канал активируется физическим теплом (выше 43°C).

Дэвид Джулиус объясняет «жгучесть» перца эволюционной случайностью: растение вырабатывает капсаицин, чтобы отпугивать млекопитающих (белок, поедающих семена), воздействуя на их болевые рецепторы [22:09]. При этом птицы могут есть чили безболезненно, так как их версия канала не имеет кармана для связывания капсаицина [23:26].

## 📞 Пропущенные звонки из Стокгольма: история Ардема Патапутяна
[[JUMP:39:25]]

Ардем Патапутян, родившийся в Ливане и имеющий армянские корни, узнал о своей Нобелевской премии при весьма необычных обстоятельствах. В ночь объявления он поставил телефон в режим «Не беспокоить» и пропустил четыре звонка из Швеции [40:04].

Представители Нобелевского комитета смогли дозвониться до его 94-летнего отца, живущего в Лос-Анджелесе. Отец, у которого сохранилась стационарная линия связи (landline), сначала рассердился на ночной звонок, но в итоге передал информацию сыну [40:57]. Для Патапутяна это стало особенно важным моментом — услышать такую новость именно от отца [41:24].

## 🖐️ Механика жизни: как мы чувствуем давление
[[JUMP:43:49]]

Работа Ардема Патапутяна была сосредоточена на механосенсации — способности клеток чувствовать физическую силу. Учёные десятилетиями знали о существовании ионных каналов, которые открываются при растяжении мембраны, но никто не мог идентифицировать сами молекулы [46:06].

Команда Патапутяна применила предельно редукционистский подход:

*   Они нашли клеточную линию, которая выдавала электрический сигнал при нажатии на неё кончиком микропипетки [47:56].
*   Затем они начали поочерёдно «выключать» гены-кандидаты.
*   **Бертран Кост**, постдок в лаборатории Патапутяна, проверил **72 кандидата** в течение года, получая только отрицательные результаты [48:09].
*   Лишь на 72-м гене активность исчезла. Так были открыты каналы **PIEZO1** и **PIEZO2** (от греческого *piesi* — давление) [48:23].

Каналы PIEZO оказались огромными белками, состоящими из 38 трансмембранных доменов. По словам Патапутяна, это «профессиональные механосенсоры» [53:02]. Молекула имеет форму винта с тремя лопастями, которые буквально искривляют клеточную мембрану [51:05]. Когда на мембрану оказывается давление, «лопасти» натягиваются, открывая пору в центре для прохода ионов [51:17].

## 🩺 Широкий спектр функций PIEZO: от давления до мочевого пузыря
[[JUMP:44:46]]

Хотя изначально каналы PIEZO искали как рецепторы осязания, оказалось, что они критически важны для функционирования всего организма:

1.  **Проприоцепция:** Благодаря PIEZO2 мы знаем, где находятся наши конечности, даже с закрытыми глазами [55:40]. Люди с мутацией в этом гене не могут ходить без визуального контроля.
2.  **Артериальное давление:** Рецепторы в сосудах чувствуют растяжение стенок, помогая регулировать давление [44:46].
3.  **Мочевой пузырь:** Сигнал о том, что пора идти в туалет, — это результат работы PIEZO-каналов, чувствующих растяжение стенок пузыря [52:35].
4.  **Иммунная система:** Патапутян упоминает недавнее исследование, согласно которому иммунные клетки используют PIEZO для детекции давления, что влияет на их способность поглощать (фагоцитировать) другие клетки и регулировать уровень железа в крови [1:01:26].
5.  **Растения:** Удивительно, но гомологи PIEZO обнаружены в корнях растений. Они помогают корням «ощущать» твердость почвы и огибать препятствия [51:58].

## 🧠 Квалиа и советы молодым учёным
[[JUMP:34:37]]

Брайан Грин поднял вопрос о «квалиа» — внутренней природе ощущений. Почему мы чувствуем именно «жар» или «боль», а не просто совершаем механический рефлекс?

Дэвид Джулиус считает, что когнитивный и эмоциональный компоненты боли необходимы для обучения [34:37]. Рефлекс отдергивания руки от огня спасает ткани, но только эмоциональная память о боли заставляет нас больше не прикасаться к горячей плите и учить этому детей [35:18]. Ардем Патапутян добавляет, что мозг часто «обманывает» нас: ощущение наполненности мочевого пузыря мы чувствуем не в самом пузыре, а в другом месте — это симуляция мозга, направленная на достижение нужного поведения [58:47].

В завершение беседы учёные дали советы будущим исследователям:

*   **Дэвид Джулиус:** Не стоит заниматься тем, что не заставляет вас вскакивать с постели по утрам. Важно найти баланс между продуктивностью и готовностью «прыгнуть со скалы» ради по-настоящему крупного открытия [36:36].
*   **Ардем Патапутян:** Ищите «золотую середину» (sweet spot) — важный фундаментальный вопрос, для решения которого как раз сейчас появились подходящие инструменты. Не пытайтесь решать вопрос сознания, пока для этого нет адекватных методов [1:02:44].

---