最终,科学家们找到了人类听力背后的关键分子机制
人耳内的微小毛细胞簇。 (大卫·斯皮尔斯 FRPS FRMS/盖蒂图片社)
科学家们终于揭开了内耳内一种神秘蛋白质复合物的结构,这种蛋白质复合物使人类能够听力。
为了解决这个长达数十年的难题,研究人员需要培育 6000 万条蛔虫(秀丽隐杆线虫),它使用与人类非常相似的蛋白质复合物来感知触觉。
由于人类内耳中只有少量这种蛋白质,因此转向其他来源这是研究小组积累足够蛋白质用于研究的唯一方法。
“我们花了几年时间优化蠕虫生长和蛋白质分离方法,并且有很多‘谷底’时刻,我们考虑放弃,”说共同第一作者莎拉·克拉克 (Sarah Clark) 是波特兰俄勒冈健康与科学大学 (OHSU) 的生物化学家。
一段时间以来,研究人员已经知道跨膜通道样蛋白 1 (TMC1) 复合物在听力中发挥着重要作用,但确切的组成仍然难以捉摸。
“这是最后一个感觉系统,其中基本分子机制仍然未知,”说资深作者 Eric Gouaux,OHSU 的高级生物化学家。
感谢这项新研究,发表于自然,我们现在知道这种蛋白质复合物作为张力敏感离子通道发挥作用,其打开和关闭取决于内耳内毛发的运动。
使用电子显微镜,研究人员发现蛋白质复合物“类似于手风琴”,两侧的亚基“像手柄一样平衡”。
穿过耳朵的声波撞击耳膜(鼓膜),然后到达内耳,摇动小骨; 身体最小的三块骨头。 小骨撞击蜗牛般的耳蜗,耳蜗反过来将称为静纤毛的微小手指状毛发刷到膜上。
这些静纤毛嵌入细胞中,这些细胞具有由 TMC1 复合物形成的离子通道,随着毛发的移动而打开和关闭,沿着听觉神经向大脑发送电信号,将其解释为声音。
“几十年来,听觉神经科学领域一直在等待这些结果,现在它们就在这里——我们欣喜若狂,”说OSHU 耳鼻喉科医生彼得·巴尔-吉莱斯皮 (Peter Barr-Gillespie) 是全国听力研究领域的领军人物,他没有参与这项研究。
这一发现有一天可能会帮助研究人员开发听力障碍的治疗方法。
全球有超过 4.6 亿人受到听力损失和耳聋的影响。 通过了解听力的本质,研究人员可以继续寻找多种方法来支持、治疗或预防我们社区的听力损失。
这篇论文发表于自然。