Hör- und Gleichgewichts Verlassen Sie sich auf " Firm Handshake" zwischen zwei Innenohr Proteine

Harvard-Forscher in den USA haben zum ersten Mal beschrieben , wie eine chemische Bindung ähnelt einem " festen Händedruck " zwischen zwei Proteinen im Innenohr ist entscheidend für das Hören und Gleichgewicht. Sie hoffen, dass die Feststellung wird der neuen Forschung in Lärmschwerhörigkeit und bestimmte genetische Krankheiten führen.

Das Team von der Harvard Medical School (HMS) Professor für Neurobiologie David Corey und Rachelle Gaudet , Professor für Molekular- und Zellbiologie an der Harvard University Fakultät der Künste und Wissenschaften , führte schreibt über die Studie in der 7. November Online-Ausgabe Natur.

Tip -Links

Das Innenohr enthält Haarzellen , die mechanische Reize wie Kopfbewegungen umwandeln und klingt in neuronale Signale für das Gleichgewicht und Gehör. Der Harvard -Team hat die Merkmale einer kritischen und gefährdeten Bereich der Haarzellen ein Teil als " tip link" bekannt aufgedeckt. Tip Links werden von dünnen Proteinfäden oder Zeichenfolgen, die physikalisch mit den " Wimpern " oder Haare an den Haarzellen hergestellt .

Wenn der Kopf bewegt oder Schallschwingungen in das Ohr , verursachen sie die Wimpern zu bewegen. Dies erzeugt Spannung in den Tip-Links , die einen Prozess, der schließlich sendet Nervenimpulse an das Gehirn beginnt .

Corey, Gaudet und Kollegen erfolgreich abgebildet des 3-D -Atomstruktur der Spitze Links und berechnet die Kraft , die erforderlich wäre , um sie auseinander zu ziehen.

"Tip -Links sind absolut notwendig , um Haarzellen und Haarzellen sind für Hör- und Gleichgewichts absolut notwendig ", erklärt Corey in einer Erklärung.

"Wir haben jetzt dieses neue Verständnis, wie Lärm kann einen Tipp Link zu brechen und möglicherweise zu einer Anhörung Problem", fügt er hinzu.

Firm Handshake zwischen Cadherine

Tip -Links umfassen zwei Arten von Protein als Cadherine , die in der Mitte anzuschließen, um eine lange Reihe bekannt zu machen .

Mutationen in diesen Cadherine führen häufig zu Erkrankungen und angeborene Gleichgewicht Taubheit . Aus den letzten Studien, die diese Proteine ​​haben Wissenschaftler vorgeschlagen , wo sie einander wahrscheinlich der erste Bereich , unter Bruch sein beitreten Stress .

So entschied sich das Team , um zu untersuchen , und gab erste Autor Marcos Sotomayor , ein Postdoc-Forscher in Corey Labor , die Aufgabe der Prüfung der Idee.

Sein erster Schritt war, zu synthetisieren , zu reinigen und zu kristallisieren , eine große Menge der miteinander gebundenen Proteine ​​.

Das Team nahm dann leistungsstarke Röntgenstrahlen der hoch geordneten kristallinen Proteine ​​unter Verwendung einer 3000 Meter langen Elektronenbeschleuniger am Argonne National Laboratory .

Durch die Analyse der Beugungsmuster der Röntgenstrahlen nach Durchlaufen der Kristall zusammen mit biochemischen Daten war Sotomayor Lage, einen vollständigen 3D- Karte der chemischen Struktur der Verbindung zwischen den beiden Proteinen zu erstellen , mit Detail hin zu der Position eines jeden Atoms.

Dies zeigte, dass die Proteine ​​ineinander greifen wie ein Händedruck , wo die Hände greifen gegenseitig die Handgelenke.

Bond -Schnittstelle noch nicht gesehen

Das Team entdeckte auch, dass die molekulare Handshake wurde nicht von geregelt Kalzium , Wie andere Wissenschaftler aus früheren Studien vorgeschlagen hatte , aber durch eine erweiterte und beteiligten Schnittstelle nie zuvor in Bindungen zwischen Cadherine gesehen .

Mit Supercomputern und dem 3-D -Struktur , das Team unter verschiedenen Bedingungen , wie beispielsweise die Anwendung verschiedener Kräfte, die das Handshake auseinanderziehen könnte simuliert die Dynamik der Proteine ​​.

Die Berechnungen zeigen Sie nur die Hälfte nimmt so viel Kraft, um die Bindung zu brechen , wie es funktioniert , um die Proteine ​​entfalten sich , was bestätigt, dass die Bindung ist in der Tat der schwächste Teil der Spitze Link.

Sie schlagen vor , dass, während die Spitze Link ist stark genug, um normalen Ton zu tragen , wird es der erste Bereich der Haarzelle unter laute Geräusche zu brechen.

In einem anderen Teil der Studie , die Forscher entdeckt , dass bestimmte Mutationen der Cadherin- Proteine ​​, diejenigen bekannt, Taubheit zu produzieren , können die Bindung zu schwächen , so dass es auch zu leiser Geräusche ergibt .

Das Team ist nun auf der Suche nach mehr Dinge über die Spitze Link-Struktur , wie zum Beispiel , wo die Proteine ​​verbinden sich mit Spannung aktivierten Ionenkanälen an den Spitzen der Wimpern zu entdecken.

Mittel aus dem National Institutes of Health , der National Science Foundation und dem Howard Hughes Medical Institute mitfinanziert die Studie.