內(nèi)耳細(xì)胞精巧地布置以將聲音傳遞到大腦，但是這些模式中的輕微缺陷可導(dǎo)致聽障。超過100個(gè)參與這個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜系統(tǒng)的蛋白質(zhì)突變與聽力損失有關(guān)。AJ Hudspeth實(shí)驗(yàn)室的博士后助理Tobias Bartsch和洛克菲勒大學(xué)的同事揭示了這些蛋白質(zhì)中的一種如何作為分子彈簧，有助于將聲波轉(zhuǎn)換為大腦可識(shí)別的電信號(hào)。他們將在將于2019年3月2日至6日在馬里蘭州巴爾的摩舉行的第63屆生物物理學(xué)會(huì)年會(huì)上展示他們的研究成果。
在我們耳朵充滿液體的腔室內(nèi)部是專門的細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞頂部都有一簇毛發(fā)，呈階梯狀排列。在每根頭發(fā)的尖端處有尖端連接，其將一根頭發(fā)的尖端連接到其旁邊的較高頭發(fā)的一側(cè)。當(dāng)聲波將液體移動(dòng)到耳朵內(nèi)部時(shí)，發(fā)束彎曲并且這些鏈路中的張力發(fā)生變化，從而打開離子通道 - 這是向大腦發(fā)出信號(hào)的開始。Bartsch及其同事的新作品揭示了精細(xì)調(diào)整彈簧的特性和機(jī)制，他們認(rèn)為這些彈簧負(fù)責(zé)將毛細(xì)胞的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成能夠打開離子通道的力。
“以前嘗試鑒定負(fù)責(zé)拉伸離子通道的蛋白質(zhì)，忽略了這種蛋白質(zhì)存在于溫暖濕潤(rùn)的液體中的事實(shí)：內(nèi)淋巴。溫度和水環(huán)境會(huì)影響蛋白質(zhì)特性，”Bartsch解釋說。他們決定研究protocadherin 15，這是一種與離子通道開放有關(guān)的尖端連接蛋白，但之前被認(rèn)為是“過于僵硬”而不能充當(dāng)分子彈簧。?！叭绻麖椈商洠筒粫?huì)產(chǎn)生足夠的力來打開離子通道并向大腦發(fā)出信號(hào)，但如果彈簧過于僵硬，小而大的刺激都會(huì)產(chǎn)生足夠大的力來打開所有通道，這意味著你無法區(qū)分小音量和大音量?！?Bartsch說，你需要一個(gè)相當(dāng)柔軟的彈簧，以便逐漸改變離子通道以解釋一系列噪音。他們建立了一個(gè)系統(tǒng)來測(cè)量protocadherin 15對(duì)微小力的響應(yīng)，就像它們?cè)诶锩娼?jīng)歷的那樣耳朵，在溫暖潮濕的房間里。
他們發(fā)現(xiàn)，模仿內(nèi)耳的條件在protocadherin 15中產(chǎn)生了熱彎曲。“當(dāng)有熱彎曲時(shí)，protocadherin 15 在低張力下成為柔軟的彈簧，隨著我們?cè)黾訌埩?，它變得更加僵硬并抵抗這種力量，”Bartsch說。這些變化可能使其對(duì)我們可以聽到的音量范圍敏感。有趣的是，在極高的張力下，protocadherin 15被解開，這可能用于在響亮的聲音期間保護(hù)毛細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。
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