В том, что описывается как прорыв десятилетий в исследованиях, ученые из Орегонского государственного университета здравоохранения и науки раскрыли архитектуру внутреннего уха, которая преобразует вибрации в звук, с почти атомарной детализацией. Открытие впервые раскрывает молекулярный механизм, лежащий в основе этой фундаментальной сенсорной функции, и открывает новые захватывающие направления исследований потери слуха.
Способность уха превращать вибрации в ощущение звука обеспечивается внутренней структурой, называемой комплексом механосенсорной передачи. Несмотря на ее критическую роль в человеческом слухе, состав этой структуры и механизмы, лежащие в основе ее функции, остаются малоизученными.
«Это последняя сенсорная система, в которой этот фундаментальный молекулярный механизм остался неизвестным», — сказал старший автор нового исследования Эрик Гуо (Eric Gouaux). «Молекулярный механизм, который осуществляет этот совершенно удивительный процесс, десятилетиями оставался нерешенным».
В работе команды была задействована нематода Caenorhabditis elegans, популярная модель для ученых, поскольку это существо имеет с людьми сходный геном и многие клеточные пути. Ученые потратили пять лет на изучение более 60 миллионов нематод с помощью криоэлектронной микроскопии — нового метода, используемого для создания трехмерных реконструкций белков.
Это позволило ученым собрать воедино белковый комплекс, превращающий вибрации в электрические импульсы, которые наш мозг распознает как звук. Очень подробный портрет этой сложной биологической архитектуры готовился уже давно, по словам коллеги, научного специалиста по слуху из Орегонского государственного университета здравоохранения и науки, Питера Барр-Гиллеспи (Peter Barr-Gillespie), который не принимал непосредственного участия в исследовании.
«Слуховая нейробиология ждала этих результатов десятилетиями, и теперь, когда они уже здесь, мы в восторге», — сказал он. «Результаты этой статьи сразу предлагают новые направления исследований и, таким образом, оживят эту область на долгие годы».
Поскольку потеря слуха может быть вызвана генетическими мутациями, которые изменяют белки, составляющие комплекс механосенсорной передачи, способность теперь визуализировать белковый комплекс может предоставить новые способы противодействия мутациям.
«Это сразу предлагает механизмы, с помощью которых можно было бы компенсировать эти недостатки», — сказал старший автор Эрик Гуо (Eric Gouaux). «Если мутация приводит к дефекту в канале передачи, который вызывает потерю слуха, можно разработать молекулу, которая вписывается в это пространство и устраняет дефект. Или это может означать, что мы можем усилить взаимодействие, которое было ослаблено».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
