Oamenii de ştiinţă au desifrat structura unui complex de proteine „misterioase" din urechea internă care contribuie la procesul auzului.
Pentru a rezolva acest puzzle vechi de zeci de ani, cercetătorii au crescut 60 de milioane de viermi rotunzi (Caenorhabditis elegans), care folosesc un complex de proteine foarte asemănător cu cel al oamenilor, pentru a simţi atingerea.
La om, aceste proteine se află în cantităţi reduse în urechea internă, de aceea oamenii de ştiinţă au fost nevoiţi să apeleze la o altă sursă, ca singură modalitate de a acumula suficiente proteine pentru a le putea studia.
„Am petrecut câţiva ani optimizând metodele de creştere a viermilor şi de izolare a proteinelor şi am avut multe momente ‘critice’, când ne-am gândit să renunţăm”, spune coautorul Sarah Clark, biochimist la universitatea de Sănătate şi Ştiinţă din Oregon (OHSU), Portland.
Complexul de proteine 1 al canalului transmembranar (TMC1) este codificat de gena TMC1 care are un rol crucial pentru auz. Gena TMC1 este responsabilă de codificarea proteinelor care trannsformă sunetele în semnale electrice pe care creierul poate apoi să le interpreteze. Mecanismele care au loc în acest proces au rămas până acum puţin cunoscute.
„Acesta este ultimul sistem senzorial pentru care mecanisme moleculare fundamentale au rămas necunoscut”, spune autorul principal Eric Gouaux, biochimist senior la OHSU.
Noua cercetare, publicată în Nature, arată că acest complex proteic funcţionează ca un canal ionic sensibil la tensiune, care se deschide şi se închide în funcţie de mişcarea firelor de păr din urechea internă.
Folosind microscopia electronică, cercetătorii au descoperit că acest complex proteic „seamănă cu un acordeon”, cu subunităţi „ca nişte mânere” amplasate de ambele părţi.
Undele sonore care călătoresc prin ureche lovesc timpanul (membrana timpanică), apoi ajung în urechea internă, unde mişcă oscioarele (ciocanul, nicovala şi scăriţa), trei dintre cele mai mici oase ale corpului. La rândul lor, acestea lovesc melcul cohlear, care, la rândul său, provoacă atingerea firelor microscopice, numite stereocili, de membrană. Aceşti stereocili sunt încorporaţi în celule care au canalele ionice formate de complexul TMC1, care se deschid şi se închid pe măsură ce firele de păr se mişcă, trimiţând semnale electrice de-a lungul nervului auditiv către creier pentru a fi interpretate ca sunete.
„Domeniul neuroştiinţei auditive aşteaptă aceste rezultate de zeci de ani, iar acum că le avem– suntem extaziaţi”, spune Peter Barr-Gillespie, otolaringolog la OSHU şi specialist în cercetarea auzului, care nu a fost implicat în studiu.
Pierderea auzului şi surditatea afectează peste 460 de milioane de oameni în întreaga lume. Descoperirea ar putea ajuta cercetătorii să dezvolte tratamente pentru deficienţele de auz.
Înţelegând natura auzului, cercetătorii pot continua să găsească diferite modalităţi de a sprijini, trata sau preveni pierderea auzului.
