TRPM8

Molekulaarne struktuur

TRPM8 geen on 3312 nukleotiidi pikk, millelt omakorda sünteesitakse 1104 aminohappest koosnev valk, molekulmassiga 128 kDa . Inimese TRPM8-l on hiire ja rotiga ortolooge vastavalt 92% ja 93% ulatuses. TRPM8-l on kuus transmembraanset domeeni tsütoplasmaatilise C- ja N-terminusega. Neljast subühikust moodustatakse funktsionaalne homotetrameerne kanal . Esimesed neli transmembraani osa (S1-S4) moodustavad pinge sensori mooduli, mis koosneb mentooli ja 1-(2-hüdroksüfenüül)-4-(3-nitrofenüül)-3,6-dihüdropürimidiin-2-ooni sidumiskohtadest . S2-s paikneb mentooli äratundmise ala  ning S3-s 1-(2-hüdroksüfenüül)-4-(3-nitrofenüül)-3,6-dihüdropürimidiin-2-ooni oma . Viimased kaks transmembraanset domeeni (S5 ja S6) ja silmusstruktuur moodustavad poori mooduli, mis on mitte-selektiivne katioonkanal  ja moodustab kõrgelt konserveerunud hüdrofoobse ala . 
C-terminaalne domeen, mis on seotud fosfatidüülinositool-4,5-bifosfaadi (PIP₂) sidumisalaga ja annab TRPM8-le temperatuuritundlikkuse, on tetrameerses stabilisatsioonis. Mutatsioonid selles alas vähendavad TRPM8 monomeeri võimet moodustada oligomeerset kanalit . Kanal aktiveeritakse temperatuuri poolt vahemikus 8–25 °C ning jahutavate kemikaalide poolt, nagu mentool ja 1-(2-hüdroksüfenüül)-4-(3-nitrofenüül)-3,6-dihüdropürimidiin-2-oon, mis indutseerivad psühhofüüsikaalset külmatunnetust . Brauchi töögrupi  katsetes vahetati TRPM8 ja mööduva retseptorpotentsiaaliga katiooni kanali, V alaperekonna esimese liikme (TRPV1) kanali C-terminaalsed domeenid. TRPV1 aktiveerib kõrge temperatuur või kapsaitsiin, mida leidub näiteks tšillipipras . Domeenide vahetus põhjustas TRPM8 aktivatsiooni kõrge temperatuuri poolt ja TRPV1 oma vastavalt külma poolt. Temperatuuri tundlikkuse domeen on seega modulaarne ja paikneb mõlema kanali C-terminaalses domeenis. Sarnased katsed on näidanud, et C-terminaalne domeen on vastutav ka TRPM8 aktivatsiooni eest PIP₂ poolt . TRPM8 kanal koosneb ühest teadaolevast glükosülatsiooni alast, mis asub S5 ja S6 poori silmuses. Kuigi mutatsioonid selles alas põhjustavad glükosülatsiooni kadumise, siis see ei mõjuta kanali ekspressiooni, moodustumist, transporti ega aktivatsiooni erinevate agonistide poolt . Kui muteerida kaks tsüsteiini jääki (Cys929 ja Cys940) glükosülatiooni ala külgedelt, kaotab kanal funktsiooni ja tetrameeri asemel moodustub dimeer .

Paiknemine

TRPM8 kanaleid on leitud 12% ulatuses väikese diameetriga seljanärvi dorsaaljuure ja kolmiknärvi sensoorsetes neuronites .

Roll termoregulatsioonis

Oskus tunnetada keskkonna temperatuuri on oluline kõikidele hulkraksetele. TRP katioonikanalid omavad olulist rolli ümbritseva temperatuuri tunnetamisel nii selgroogsetes kui ka selgrootutes organismides.
Genoomijärjestuste uuringud näitavad, et TRPM8 leidub laialdaselt hulkraksetes, kaasa arvatud need, kes ei oma püsivat kehatemperatuuri nagu kõigusoojased ja kelle ökoloogiline temperatuurivahemik erineb suuresti püsisoojaste imetajate omast. Võimalik, et kõigusoojaste sensoorsed neuronid reageerivad optimaalselt temperatuurivahemikule, kus nad elavad. TRPM8 termoaktivatsiooni omaduste muutumine hulkraksete evolutsioonis on reguleerinud külmatundlikud neuronid temperatuurivahemikule, mis on organismi ökoloogilises nišis kõige tähtsamad.
Kannuskonn (Xenopus laevis) on kahepaikne, kes elab Lõuna-Aafrika tiikides ja järvedes, mistõttu tema keha sisetemperatuuri vahemik on tunduvalt madalam kui imetajatel. Arvatakse, et temperatuuritundliku TRP kanali omadused on tugeva evolutsioonilise surve all, et tundlikkus vastaks füsioloogiliselt olulistele temperatuurivahemikele.
Koertes aktiveerib külm ja mentool niinimetatud külma retseptorid kõri närvides ja surub alla hingamisfunktsioonid. Lisaks tõstab mentool rakusisest kaltsiumi ja stimuleerib Ca²⁺ sõltuvat Cl⁻ sekretsiooni koerte hingetoru epiteelis. Arvatakse, et koerte ioonkanali molekulaarsus ja funktsionaalsus sarnanevad teiste imetaja liikide TRPM8-ga. Koerad, kelle kehatemperatuur ületab 38 °C, omavad TRPM8 varianti, mis aktiveerub 17 °C juures, viidates sellele, et TRPM8 aktivatsioon on keerulisem, kui üldiselt arvatud .
Süstemaatiline 1-(2-hüdroksüfenüül)-4-(3-nitrofenüül)-3,6-dihüdropürimidiin-2-ooni manustamine põhjustab doosist sõltuva ülekuumenemise, mis algab väljaspool aju, ning ka autosomaalseid ja aktiivseid termoregulatoorseid käitumisi. Mentooli manustamine makku või akuutselt ning eksponeerimine külmale põhjustab kehatemperatuuri tõusu ja aktiveerib termogeneetilised mehhanismid . TRPM8 võib osaleda üleüldises veresoonte toonuse ja laienemise regulatsioonis, mis omakorda mõjutab kehatemperatuuri ja vereringet . Täpset mehhanismi, kuidas TRPM8 termoregulatsiooniga seotud on, ei ole veel teada .

Olulisus organismile

Ülemistes hingamisteedes soojendatakse sissehingatud külm õhk soojusvahetuse kaudu peaaegu kehatemperatuurini. Peamiselt ninas, enne kui õhk siseneb bronhopulmonaalsesse süsteemi. Soojusvahetus on häiritud gripi, allergia või mõne teise hingamisteede haiguse tõttu. Hingamisteed reageerivad külmale õhule refleksiivselt nagu köha, hingamisteede ahenemine ja lima eritumisega. Need omavad kaitsvat ülesannet bronhopulmonaalses koes. Bronhopulmonaalne kude on varustatud uitnärvi aferentsete neuronitega, milles on TRPM8 retseptorite ekspressioon, mida saab aktiveerida külmaga . Uitnärvi aferentsete närvide kaudu on vahendatud hingamisteede ahenemine ja astma, mis tekib külma õhu sissehingamisel .
Keskkonnast tingitud külma temperatuuri tunnetamine autonoomsete närvidega ja edasine autonoomne refleks võib omada olulist rolli hingamisteede regulatsiooni vastuses.
Huvitav on probleem, kas TRPM8 retseptorid on seotud külmast põhjustatud astmaga ja selle ägenemisega. Kui see patoloogiline funktsioon osutub tõeseks, võib see olla väga oluline kliiniliselt. Mentooli- või piparmündiõli aurude sissehingamine võib põhjustada hingamisteede ahenemist ja osades inimestes astmat . Madalaid mentooli kontsentratsioone kasutatakse selleks, et suruda alla hingamisteede reaktsioone.