60 milyondan fazla solucan ve son teknoloji görüntüleme sayesinde keşif mümkün oldu

OHSU Vollum Enstitüsü’nün kıdemli bilim adamı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü araştırmacısı kıdemli yazar Eric Gouaux, “Bu, temel moleküler makinenin bilinmediği son duyusal sistemdir” dedi. “Bu kesinlikle şaşırtıcı süreci gerçekleştiren moleküler makine, onlarca yıldır çözülmedi.”

Şimdiye kadar.

Araştırmacılar, iç kulağın mekanik-duyusal transdüksiyon kompleksi olarak bilinen titreşimleri sese dönüştürmesini sağlayan süreci izole etmek için yıllarca süren özenli araştırmalarla yapıyı ortaya çıkararak keşif yaptılar.

Kriyo-elektron mikroskobu ile yapıyı ortaya çıkaran çalışma, bugün dergide yayınlandı. Doğa. Bulgular, dünya çapında 460 milyondan fazla insanı etkileyen işitme bozuklukları için yeni tedaviler geliştirmenin yolunu gösterebilir.

Keşif, titreşimleri beynin ses olarak çevirdiği elektriksel darbelere dönüştüren iç kulak kompleksinin mimarisini ortaya koyuyor. Mekanosensiyel transdüksiyon olarak bilinen süreç, denge ve ses duyumlarından sorumludur.

Bilim adamları, yuvarlak solucanın Caenorhabditis elegans insandakine çok benzeyen bir mekanik duyu kompleksi barındırır.

Gouaux’ya göre temel yapının çözülmesi ilk adımdır.

Gouaux, “Bu açıkları telafi edebilecek mekanizmaları hemen öneriyor.” Dedi. “Bir mutasyon, iletim kanalında işitme kaybına neden olan bir kusura yol açarsa, o boşluğa uyan ve kusuru kurtaran bir molekül tasarlamak mümkündür. Veya zayıflamış olan etkileşimleri güçlendirebiliriz.”

İşitme kaybı, mekanik duyusal transdüksiyon kompleksini oluşturan proteinleri değiştiren gen mutasyonları yoluyla kalıtsal olabilir. Veya sürekli yüksek sese maruz kalma dahil olmak üzere hasardan kaynaklanabilir. Her iki durumda da, OHSU araştırmacılarının keşfi, bilim insanlarının kompleksi ilk kez görselleştirmesine olanak tanır.

OHSU’da doğrudan araştırmaya dahil olmayan önde gelen bir sinirbilim araştırmacısı, bulgunun olağanüstü bir başarı olduğunu söyledi.

OHSU araştırma bilimcisi ve işitme araştırmalarında ulusal lider olan Ph.D. Peter Barr-Gillespie, “İşitsel sinirbilim alanı on yıllardır bu sonuçları bekliyordu ve şimdi tam burada olduklarına göre – kendinden geçmiş durumdayız” dedi. “Bu makalenin sonuçları hemen yeni araştırma yolları öneriyor ve bu nedenle önümüzdeki yıllarda alanı canlandıracak.”

Barr-Gillespie ayrıca OHSU’da baş araştırma görevlisi ve başkan yardımcısı olarak görev yapmaktadır.

Araştırmacılar, bulmacayı, neredeyse beş yıl boyunca 60 milyon solucanı içeren dikkatli yetiştirme ve izolasyon teknikleri ile çözdüler.

Gouaux laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan ilk yazar Sarah Clark, “Solucan büyümesi ve protein izolasyonu yöntemlerini optimize etmek için birkaç yıl harcadık ve vazgeçmeyi düşündüğümüzde pek çok ‘en düşük’ anlar yaşadık” tarafından yayınlanan bir araştırma özetinde yazdı. Doğa.

Gouaux laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Hanbin Jeong, Clark ile birlikte ilk yazardır. Ortak yazarlar arasında Gouaux laboratuvarında kıdemli araştırma görevlisi olan April Goehring; ve Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden Sepehr Dehghani-Ghahnaviyeh, Ali Rasouli ve Emad Tajkhorshid.

Teşekkür: İlk kriyoEM ızgaraları, NIH hibe U24GM129547 tarafından desteklenen ve OHSU’daki PNCC’de gerçekleştirilen Pacific Northwest Cryo-EM Center’da veya PNCC’de tarandı ve bir DOE Office of Science Kullanıcı Tesisi olan EMSL (grid.436923.9) aracılığıyla erişildi Biyolojik ve Çevresel Araştırma Ofisi tarafından desteklenmektedir. Büyük tek parçacıklı kriyo-EM veri seti, Howard Hughes Tıp Enstitüsü veya HHMI’nin Janelia Araştırma Kampüsü’nde toplandı. OHSU Proteomics Shared Resource, NIH temel hibeleri P30EY010572 ve P30CA069533 tarafından kısmen desteklenmektedir. Bu çalışma, HHMI’nin bir araştırmacısı olan SCEG’e NIH hibe 1F32DC017894 tarafından desteklenmiştir. Simülasyonlar NIH hibeleri tarafından desteklenmiştir, P41-GM104601 ve R01-GM123455 – ET Simülasyonlar, Pittsburgh Supercomputing Center’daki Anton (MCB100017P – ET ödülü) ve National Science Foundation Supercomputing Centers (XSEDE hibesi) tarafından sağlanan XSEDE kaynakları kullanılarak gerçekleştirildi. numara MCA06N060 – ET).