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蛋白质弹簧帮助我们的大脑识别声音

内耳细胞的排列精美,可以将声音传输到大脑,但是这些模式中的微小缺陷都会导致耳聋。涉及这种复杂系统的蛋白质中的100多种突变与听力损失有关。AJ Hudspeth实验室的博士后研究员Tobias Bartsch和洛克菲勒大学的同事揭示了这些蛋白质中的一种如何作为分子弹簧来帮助将声波转换为大脑可以识别的电信号。他们将在2019年3月2日至6日在马里兰州巴尔的摩举行的第63届生物物理学会年会上介绍他们的研究。

在我们的耳朵充满液体的腔室的深处,是特殊的细胞,每个细胞的顶部都以阶梯状的图案排列着毛刷。在每根单独的头发的尖端,都有一些尖端链接,这些链接将一根头发的尖端连接到旁边的较高头发的一侧。当声波在耳朵内移动液体时,发束弯曲并且这些连接处的张力发生变化,从而打开了离子通道,这就是向大脑发出信号的开始。Bartsch和同事的新工作揭示了微调弹簧的特性和机理,他们认为这种弹簧负责将毛细胞的偏转转换成能够打开离子通道的力。

“先前试图鉴定负责打开离子通道的蛋白质的尝试忽略了该蛋白质生活在温暖湿润的液体内淋巴这一事实。温度和水环境会影响蛋白质特性。” Bartsch解释说。他们决定研究protocadherin 15,这是一种与离子通道打开有关的末端连接蛋白,但以前被认为对充当分子弹簧的工作“太僵硬”。“如果弹簧太软,它将不会产生足够的力来打开离子通道并向大脑发出信号,但是如果弹簧太硬,大小的刺激都会产生足以打开所有通道的力,这意味着您无法区分大小的声音振幅。“您需要一个相当柔软的弹簧,以便逐渐改变离子通道,以解释各种噪声,”巴特奇说。他们建立了一个测量原钙粘蛋白15对微小力的反应的系统,该力与他们在温暖潮湿的房间中在耳内所经历的力相同。

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