Slysení a rovnováha se spoléhají na "pevné spojení mezi dvema vnitrními usními bílkovinami

Harvardstí vedci v USA poprvé popsali, jak chemická vazba, která pripomíná "pevné podání rukou" mezi dvema bílkovinami ve vnitrním uchu, je rozhodující pro sluch a rovnováhu. Doufám, ze nález bude vést k novému výzkumu v oblasti hluku zpusobené ztráty sluchu a nekterých genetických onemocnení.
Tým, vedený Harvardskou lékarskou skolou (HMS), profesorem neurobiologie David Corey, a Rachelle Gaudetovou, profesorem molekulární a bunecné biologie na Fakulte umení a ved na Harvardské univerzite, píse o studii v on-line císle 7. listopadu Príroda.

Tip Odkazy

Vnitrní ucho obsahuje vlasové bunky, které prevádejí mechanické podnety jako pohyby hlavy a zvuky do neurálních signálu pro rovnováhu a sluch. Harvardský tým odhalil charakteristiky kritické a zranitelné oblasti vlasových bunek, cást známou jako "tip link". Tip odkazy jsou vyrobeny z tenkých proteinových vláken nebo retezcu, které fyzicky spojují "cilia" nebo chloupky na vlasové bunky.
Kdyz se hlava pohybuje nebo vibrace zvuku vstupují do ucha, zpusobují, ze se rasa pohybuje. To vytvárí napetí v spickách, které zacínají procesem, který nakonec prenásí do mozku nervové impulsy.
Corey, Gaudet a kolegové úspesne zmapovali 3-D atomovou strukturu spickových spoju a vypocítali sílu, která by byla potrebná k jejich oddelení.
"Odkazy na spicky jsou naprosto nezbytné pro vlasové bunky a vlasové bunky jsou naprosto nezbytné pro sluch a rovnováhu," vysvetluje Corey ve svém prohlásení.
"Nyní máme toto nové chápání toho, jak muze hluk zpusobit zlomení spicky a potenciálne zpusobit problém sluchu," dodává.

Pevná handshake mezi kadheriny

Tip odkazy zahrnují dva typy bílkovin známé jako cadherins, které se spojují uprostred a tvorí jeden dlouhý retezec.
Mutace v techto kadherinech casto vedou k poruchám rovnováhy a vrozené hluchote. Z nedávných studií zabývajících se temito bílkovinami navrhli vedci, kde se navzájem spojují, pravdepodobne první oblastí roztrzení v dusledku stresu.
Tým se rozhodl vysetrovat a první autor Marcosa Sotomayora, postdoktorského výzkumného pracovníka v laboratori spolecnosti Corey, dal práci testovat tuto myslenku.
Jeho prvním krokem bylo syntetizovat, vycistit a krystalizovat velké mnozství bílkovin navzájem propojených.

Tým pak získal silné rentgenové zárení vysoce usporádaných krystalovaných bílkovin pomocí 3000 stop dlouhého elektronového urychlovace v laboratori Argonne National Laboratory.
Analýzou difrakcního vzorku rentgenových paprsku po pruchodu krystaly spolu s biochemickými daty dokázala Sotomayor vytvorit kompletní 3-D mapu chemické struktury vazby mezi temito dvema bílkovinami, s podrobnostmi az do polohy kazdého atomu.
To ukázalo, ze se bílkoviny vzájemne drzí jako rukavici, kdy ruce uchopí navzájem zápestí.

Bondové rozhraní, které nebylo predtím videno

Tým také zjistil, ze molekulární handshake nebyl rízen vápníkem, jak navrhli jiní vedci z predchozích studií, ale rozsíreným a zapojeným rozhraním, které se nikdy predtím nevidelo v vazbách mezi kadheriny.
S vyuzitím superpocítacu a 3-D struktury tým simuloval dynamiku proteinu za ruzných podmínek, jako je pouzití ruzných sil, které by mohly táhnout handshake od sebe.

Jejich výpocty ukazují, ze to vyzaduje jen polovinu síly k tomu, aby se zlomila vazba tak, jak to delá, aby se rozvinuly samotné proteiny, coz potvrzuje, ze vazba je opravdu nejslabsí cástí spicky.
Navrhují, ze zatímco spicka je dostatecne silná, aby nesla normální zvuk, bude první cástí vlasové bunky, která se rozpadne pod silnými zvuky.
V dalsí cásti studie vedci zjistili, ze urcité mutace kadherinových proteinu, které jsou známé jako hluchota, mohou oslabit vazbu, a tak dosahují i ??tissího zvuku.
Tým nyní hledá objevovat více vecí o strukture spickových spoju, napr. Kde se proteiny spojují s napetove aktivovanými iontovými kanály na spickách ras.
Prostredky z Národních ústavu zdravotnictví, Národní vedecké nadace a Lékarského institutu Howarda Hughesa pomohly financovat studii.
Napsal Catharine Paddock PhD