Bilim İnsanları İşitme Mekanizmasını Keşfediyor

Özet: Araştırmacılar, ilk kez, işitmeden sorumlu iç kulağın önemli bir bölümünün yapısını atomik ayrıntıya yakın bir şekilde yakaladılar. Sonuçlar, işitme bozukluğu olanlar için yeni tedaviler geliştirmenin yolunu açabilir.

Kaynak: Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi

Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi’ndeki bilim adamları, ilk kez ve atoma yakın bir ayrıntıyla, iç kulağın işitmeden sorumlu anahtar bölümünün yapısını ortaya çıkardılar.

OHSU Vollum Enstitüsü 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 solucan Caenorhabditis elegans’ın insanlara çok benzeyen bir mekanik duyu kompleksi barındırdığı gerçeğinden yararlandı.

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 güçlendirebileceğimiz anlamına gelebilir.”

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 pes etmeyi düşündüğümüzde birçok ‘en dipte’ 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.

Bu işitsel sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

C. elegans TMC-1 kompleksinin yapısı işitsel mekanik-duyusal transdüksiyonu aydınlatıyor

Memelilerde işitme ve dengeyi destekleyen duyusal aktarım yolundaki ilk adım, kuvvetin bir mekanik duyusal aktarım kanalının geçişine dönüştürülmesini içerir.

İşitme bozukluklarının derin sosyoekonomik etkilerine ve mekanik-duyusal transdüksiyonu anlamanın temel biyolojik önemine rağmen, mekanik-duyusal transdüksiyon kompleksinin bileşimi, yapısı ve mekanizması zayıf bir şekilde karakterize edilmiştir.

Burada, doğal transmembran kanal benzeri protein 1 (TMC-1) mekanosensör transdüksiyon kompleksinin tek parçacıklı kriyo-elektron mikroskopi yapısını rapor ediyoruz. Caenorhabditis zarif.

İki katlı simetrik kompleks, gözenek oluşturan TMC-1 alt biriminin, kalsiyum bağlayıcı protein CALM-1 ve transmembran iç kulak proteini TMIE’nin her birinin iki kopyasından oluşur.

CALM-1, TMC-1 alt birimlerinin sitoplazmik yüzü ile geniş temaslar kurarken, tek geçişli TMIE alt birimleri, bir akordeonun tutamaçları gibi hazır halde, kompleksin çevresinde bulunur. Bir kompleks alt kümesi ayrıca bir CALM-1 alt birimine bağlı tek bir tutuklama benzeri protein, tutuklama alanı proteini (ARRD-6) içerir.

Tek parçacık rekonstrüksiyonları ve moleküler dinamik simülasyonları, mekanosensör transdüksiyon kompleksinin membran çift katmanını nasıl deforme ettiğini gösterir ve mekanik kuvvetin iyon kanalı geçişine dönüştürüldüğü mekanizmada lipid-protein etkileşimleri için önemli roller önerir.