內耳細胞精巧地布置以將聲音傳遞到大腦，但是這些模式中的輕微缺陷可導致聽障。超過100個參與這個錯綜復雜系統的蛋白質突變與聽力損失有關。AJ Hudspeth實驗室的博士后助理Tobias Bartsch和洛克菲勒大學的同事揭示了這些蛋白質中的一種如何作為分子彈簧，有助于將聲波轉換為大腦可識別的電信號。他們將在將于2019年3月2日至6日在馬里蘭州巴爾的摩舉行的第63屆生物物理學會年會上展示他們的研究成果。
在我們耳朵充滿液體的腔室內部是專門的細胞，每個細胞頂部都有一簇毛發，呈階梯狀排列。在每根頭發的尖端處有尖端連接，其將一根頭發的尖端連接到其旁邊的較高頭發的一側。當聲波將液體移動到耳朵內部時，發束彎曲并且這些鏈路中的張力發生變化，從而打開離子通道 - 這是向大腦發出信號的開始。Bartsch及其同事的新作品揭示了精細調整彈簧的特性和機制，他們認為這些彈簧負責將毛細胞的偏轉轉換成能夠打開離子通道的力。
“以前嘗試鑒定負責拉伸離子通道的蛋白質，忽略了這種蛋白質存在于溫暖濕潤的液體中的事實：內淋巴。溫度和水環境會影響蛋白質特性，”Bartsch解釋說。他們決定研究protocadherin 15，這是一種與離子通道開放有關的尖端連接蛋白，但之前被認為是“過于僵硬”而不能充當分子彈簧。。“如果彈簧太軟，它就不會產生足夠的力來打開離子通道并向大腦發出信號，但如果彈簧過于僵硬，小而大的刺激都會產生足夠大的力來打開所有通道，這意味著你無法區分小音量和大音量?！?Bartsch說，你需要一個相當柔軟的彈簧，以便逐漸改變離子通道以解釋一系列噪音。他們建立了一個系統來測量protocadherin 15對微小力的響應，就像它們在里面經歷的那樣耳朵，在溫暖潮濕的房間里。
他們發現，模仿內耳的條件在protocadherin 15中產生了熱彎曲。“當有熱彎曲時，protocadherin 15 在低張力下成為柔軟的彈簧，隨著我們增加張力，它變得更加僵硬并抵抗這種力量，”Bartsch說。這些變化可能使其對我們可以聽到的音量范圍敏感。有趣的是，在極高的張力下，protocadherin 15被解開，這可能用于在響亮的聲音期間保護毛細胞的結構。
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