东京大学发现分子马达传递疼痛的机制

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日本东京大学2016年6月3日宣布,发现了在细胞内负责物质输送的功能分子——KIF分子马达中,存在控制疼痛的机制。这一发现有助于查明感觉神经元的新生理功能及临床意义,而且,从信号传递控制的观点来看,还有望在疼痛控制等领域成为新药研发目标。

此次发现的用于疼痛控制的分子构造
(图片出自东京大学的新闻发布资料) (点击放大)

小鼠后根神经节的感觉神经元
发白光的就是表达TrkA受体的初级感觉神经元(照片出自东京大学新闻发布资料) (点击放大)

KIF分子马达是利用ATP的化学能量,以每秒0.1~1μm的速度,在作为细胞骨架的微小管(25nm直径的管状蛋白质复合体)之上移动的分子机器蛋白质群。以往研究表明,人类细胞内有45种以上的KIF分子马达,但人们对其作用并不完全了解。

此次培养了作为KIF分子马达之一——KIF1A分子马达的基因缺失一半的小鼠,揭示了小鼠对热感及痛感存在进行性障碍的表达模式。对KIF1A缺失小鼠的后根神经节实施解剖后发现,对神经营养因子NGF的受体、即TrkA进行表达的初级感觉神经细胞发生了进行性的细胞死亡。从细胞生物学角度实施分析的结果表明,KIF1A穿过Rab3-GTP衔接蛋白质与含有TrkA的膜泡结合,TrkA是KIF1A的载体蛋白质。

KIF1A缺损小鼠的初级感觉神经细胞对辣椒素这一疼痛引发物质的响应性有意减弱。另外,在这些小鼠的神经细胞中,PI3激酶通路对NGF的响应性也呈现有意减弱的状态,这说明KIF1A缺损小鼠不仅神经细胞的生存率在下降,并且作为疼痛受体的TRPV1的作用同时也在下降。

通过对位于TrkA信号传输下游的PI3激酶通路进行药理性补充,便可使这些表现模式复原。此次研究还发现,其中存在NGF/PI3激酶通路使KIF1A基因本身的表达量上升的正反馈路径。这些情况表明,KIF1A通过TrkA的输送,以及位于其下游的PI3激酶通路的自我组织性增强过程,同时为初级感觉神经细胞的生存和功能提供了支撑。

以往研究得知,TrkA是受体型酪氨酸激酶之一,此外FGF受体、EGF受体、BDGF受体、胰岛素受体等以同样的机制控制细胞的分化、增殖、癌化、糖代谢等。利用此次发现的机制,瞄准KIF,有望开发出副作用少、可对受体型酪氨酸激酶的作用给予间接影响的新药。此次成果已于2016年6月2日刊登在神经科学领域的学术期刊《Neuron》的在线版上。(特约撰稿人:工藤 宗介)
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