La sensazione di freddo, che sia dovuta al ghiaccio, alla menta o all’aria gelida, è stata finalmente mappata a livello proteico, grazie alla ricerca innovativa dell’Università della California, a San Francisco. Per anni, gli scienziati sapevano cosa i nostri corpi percepivano il freddo attraverso i recettori TRPM8, ma non come funzionava effettivamente il processo. Questo nuovo studio, pubblicato su Nature, fornisce il primo “filmato” molecolare dettagliato di questa funzione biologica chiave.
Il puzzle della sensazione di freddo
La nostra capacità di rilevare i cambiamenti di temperatura si basa su proteine specializzate incorporate nelle membrane cellulari. TRPM8 agisce come recettore primario sia per il mentolo che per il freddo, aprendo canali ionici che segnalano al cervello quando le temperature scendono. La sfida? A differenza della sua controparte sensibile al calore (TRPV1, la proteina dietro la bruciatura del peperoncino), TRPM8 si degrada facilmente se studiato utilizzando metodi di laboratorio standard, rendendolo eccezionalmente difficile da osservare in azione.
Perché è importante: Comprendere la sensazione di freddo non è solo accademico. Ha implicazioni dirette per il trattamento di condizioni come l’ipersensibilità al freddo, un effetto collaterale comune di alcuni trattamenti contro il cancro. La chemioterapia può danneggiare i nervi, causando un’estrema sensibilità anche a lievi variazioni di temperatura, con un grave impatto sulla qualità della vita.
Catturare il film molecolare
I ricercatori guidati da David Julius (che ha condiviso il Premio Nobel 2021 per il suo lavoro sui recettori del calore) hanno superato questo ostacolo utilizzando una nuova combinazione di tecniche. Hanno estratto TRPM8 dalle cellule renali embrionali umane utilizzando ultrasuoni ad alta frequenza, preservando il comportamento naturale della proteina. Successivamente, hanno congelato il recettore in più stati – da completamente chiuso a completamente aperto – utilizzando la microscopia elettronica criogenica. Infine, la spettrometria di massa a scambio idrogeno-deuterio (HDX-MS) ha rivelato quali parti della proteina si muovevano durante queste transizioni.
Il risultato è una mappa strutturale dettagliata che mostra come TRPM8 si rimodella per rispondere al freddo. La proteina ricorda una ciambella; l’apertura e la chiusura del foro interno controlla il flusso ionico. Quando le temperature superano i 26°C (79°F), il canale rimane chiuso. Ma quando le temperature scendono, un pilastro strutturale si piega, si stacca e si raddrizza, aprendo meccanicamente il canale e inviando un segnale “freddo” al cervello.
Perché l’irrequietezza è importante
È interessante notare che lo studio ha anche confrontato il TRPM8 dei mammiferi con la sua controparte aviaria. Gli uccelli mostrano una sensibilità significativamente inferiore al freddo nonostante abbiano proteine quasi identiche. La differenza fondamentale? La versione dei mammiferi è altamente dinamica. L’aviario TRPM8 è già stabile e non risponde allo stesso modo ai cambiamenti di temperatura.
Ciò evidenzia una scoperta fondamentale: “l’irrequietezza” della proteina – la sua capacità di spostarsi e rimodellarsi – è ciò che consente ai mammiferi di percepire il freddo in modo efficace. Si tratta di un meccanismo mai osservato prima.
Terapie del futuro all’orizzonte
Questi risultati non riguardano solo la comprensione della biologia; aprono la strada a terapie mirate. Il meccanismo preciso di TRPM8, e del suo cugino TRPV1, potrebbe consentire agli scienziati di sviluppare bloccanti che alleviano l’ipersensibilità al freddo nei pazienti chemioterapici senza interrompere la normale sensazione di temperatura.
“Questo è un buon esempio per la comunità per dire: ‘Forse possiamo allargare un po’ le ali e iniziare a diventare più sofisticati nel modo in cui osserviamo la struttura delle proteine'”, osserva Julius.
In definitiva, questo studio rappresenta un importante passo avanti nella comprensione di come i nostri corpi percepiscono il mondo che ci circonda e apre nuove strade per il trattamento di condizioni debilitanti.
