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TUhjnbcbe - 2024/3/27 16:28:00

我们的耳朵是个非常奥妙的听觉感官,通过将声波的机械振动能转变成耳膜电位,然后在大脑中心进行高级信号处理,从而检测到广泛的声波频率和振幅,从而实现对声音的感觉。

耳朵使我们接收并感知声波、识别方位,为动物提供听觉。几十年来科学家们一直在试图解开人类内耳中实现听觉的神秘蛋白质复合物的奥秘结构,我们耳朵内细小的毛细胞群的机械感觉转导复合物的分子组成、结构和机制,即机械感觉转导的受体分子机制一直是个谜。

现在,科学家们终于解开了这个人类内耳中实现听觉的神秘蛋白质复合物的结构之谜。

为了解决这个几十年来的难题,研究人员需要培养万条秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans),是的,你没看错,6千万条秀丽隐杆线虫,因为它们使用与人类非常相似的蛋白质复合物来感知触觉。

秀丽隐杆线虫

由于人类的内耳中只有极少量的这种蛋白质,因此转向另一个来源是该团队能够积累足够的蛋白质进行研究的唯一途径。

共同第一作者、波特兰俄勒冈健康与科学大学的生物化学家萨拉-克拉克(SarahClark)说:"我们花了几年的时间优化蠕虫生长和蛋白质分离方法,在我们考虑放弃的时候有过许多跌入谷底的时刻。"

研究人员已经知道跨膜通道样蛋白1(transmembranechannel-likeprotein1,TMC1)复合物在听觉方面发挥着重要作用,但确切的构成仍然难以捉摸。

跨膜通道样蛋白1

资深作者、波特兰俄勒冈健康与科学大学高级生物化学家埃里克·古奥(EricGouaux)表示说:"这是最后一个基本分子机制仍然未知的感官系统。"由于这项发表在《自然》杂志上的新研究,我们现在知道这种蛋白质复合物作为一个对张力敏感的离子通道运作,根据内耳中毛发的运动而打开和关闭。

研究人员利用电子显微镜发现,这种蛋白质复合物"犹如一个手风琴",其子单元"像把手一样摆放在两侧"。

声波穿过耳朵撞击鼓膜,然后到达内耳,在那里抖动听小骨;这是人体最微小的三块骨头。听小骨撞击像蜗牛一样的耳蜗,而耳蜗又将被称为立体毛的微小手指状的毛刷在膜上。

这些立体毛嵌入细胞中,这些细胞有跨膜通道样蛋白1复合物形成的离子通道,随着毛的移动而打开和关闭,沿着听觉神经向大脑发送电信号以被解释为声音。

波特兰俄勒冈健康与科学大学耳鼻喉科教授、美国听力研究领域权威、彼得·巴尔-吉莱斯皮(PeterBarr-Gillespie)评价说,"听觉神经科学领域几十年来一直在等待这些结果,现在它们就在这里,我们感到异常地高兴。"这一发现有朝一日可以帮助研究人员开发治疗听力障碍的方法。

全世界有超过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样化的方法来支持、治疗或预防我们的听力损失。

该研究成果论文发表在最近的《自然》杂志上。

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