Hoorzitting en balans Vertrouw op "Firm Handshake" tussen twee eiwitten van het binnenoor
Harvard-onderzoekers in de VS hebben voor het eerst beschreven hoe een chemische binding die lijkt op een "stevige handdruk" tussen twee eiwitten in het binnenoor van cruciaal belang is voor het gehoor en het evenwicht. Ze hopen dat de bevinding zal leiden tot nieuw onderzoek naar door geluid veroorzaakt gehoorverlies en bepaalde genetische ziekten.
Het team, onder leiding van Harvard Medical School (HMS), hoogleraar neurobiologie David Corey, en Rachelle Gaudet, hoogleraar moleculaire en cellulaire biologie aan de faculteit voor Kunsten en Wetenschappen van Harvard University, schrijft over de studie in het online nummer van 7 november Natuur.
Tip links
Het binnenoor bevat haarcellen die mechanische stimuli zoals hoofdbewegingen en geluiden omzetten in neurale signalen voor balans en gehoor. Het Harvard-team heeft de kenmerken blootgelegd van een kritisch en kwetsbaar gebied van de haarcellen, een onderdeel dat bekend staat als de "tip-link". Tip links zijn gemaakt van dunne eiwit filamenten of snaren die fysiek de "cilia" of haren op de haarcellen verbinden.Wanneer het hoofd beweegt of geluidstrillingen het oor binnenkomen, zorgen ze ervoor dat de trilharen bewegen. Dit creëert spanning in de puntschakels, die een proces begint dat uiteindelijk zenuwimpulsen naar de hersenen stuurt.
Corey, Gaudet en collega's hebben met succes de 3D-atomaire structuur van de puntschakels in kaart gebracht en de kracht berekend die nodig zou zijn om ze uit elkaar te trekken.
"Tip links zijn absoluut van vitaal belang voor haarcellen, en haarcellen zijn absoluut van vitaal belang voor het gehoor en het evenwicht," Corey verklaart in een verklaring.
"We hebben nu een nieuw inzicht in hoe lawaai een tipkoppeling kan verbreken en mogelijk een gehoorprobleem kan veroorzaken," voegt hij eraan toe.
Vaste handdruk tussen Cadherins
Tip-links bestaan ??uit twee soorten eiwitten, cadherines genaamd, die in het midden samenkomen om een ??lange reeks te vormen.Mutaties in deze cadherinen leiden vaak tot evenwichtsstoornissen en aangeboren doofheid. Van recente studies die naar deze eiwitten kijken, hebben wetenschappers voorgesteld waar ze zich bij elkaar aansluiten, waarschijnlijk het eerste gebied is dat onder stress breekt.
Dus besloot het team om te onderzoeken en gaf de eerste auteur Marcos Sotomayor, een postdoctoraal onderzoeker in Corey's lab, de taak om het idee te testen.
Zijn eerste stap was om een ??grote hoeveelheid aan elkaar gebonden eiwitten te synthetiseren, zuiveren en kristalliseren.
Het team nam vervolgens krachtige röntgenfoto's van de sterk geordende gekristalliseerde eiwitten met behulp van een 3000 voet lange elektronenversneller in het Argonne National Laboratory.
Door het diffractiepatroon te analyseren dat de röntgenfoto's maakten nadat ze door het kristal waren gegaan, samen met biochemische gegevens, was Sotomayor in staat om een ??volledige 3D-kaart van de chemische structuur van de binding tussen de twee eiwitten te maken. met detail tot aan de positie van elk atoom.
Dit toonde aan dat de eiwitten elkaar grijpen als een handdruk waarbij de handen elkaars polsen pakken.
Bond-interface niet eerder gezien
Het team ontdekte ook dat de moleculaire handshake niet werd bepaald door calcium, zoals andere wetenschappers uit eerdere onderzoeken hadden voorgesteld, maar door een uitgebreide en betrokken interface die nog nooit eerder in bindingen tussen cadherines was waargenomen.Met behulp van supercomputers en de 3D-structuur simuleerde het team de dynamiek van de eiwitten onder verschillende omstandigheden, zoals het toepassen van verschillende krachten die de handdruk mogelijk uit elkaar zouden kunnen halen.
Hun berekeningen tonen aan dat het slechts de helft van de kracht kost om de binding te verbreken, net als het doen om de eiwitten zelf uit te vouwen, wat bevestigt dat de binding inderdaad het zwakste deel van de toplink is.
Ze stellen voor dat terwijl de puntentrekker sterk genoeg is om normaal geluid te dragen, het het eerste deel van de haarcel zal zijn dat onder luid geraas breekt.
In een ander deel van de studie ontdekten de onderzoekers dat bepaalde mutaties van de cadherine-eiwitten, waarvan bekend is dat ze doofheid produceren, de binding kunnen verzwakken, dus het geeft zelfs bij stillere geluiden.
Het team is nu op zoek om meer dingen te ontdekken over de structuur van de toplink, zoals waar de eiwitten samenkomen met door spanning geactiveerde ionkanalen aan de uiteinden van de cilia.
Fondsen van de National Institutes of Health, de National Science Foundation en het Howard Hughes Medical Institute hebben de studie helpen financieren.
Geschreven door Catharine Paddock PhD
90 Meningitisgevallen, uitbraakupdate uitgegeven door de CDC
Tot nu toe zijn er ten minste 90 gevallen van meningitis en 7 sterfgevallen, de Centers for Disease Control en Prevention heeft geïnformeerd in een update over deze laatste uitbraak die 7 Amerikaanse staten heeft getroffen. Patiënten werden ziek met een mogelijk fatale vorm van meningitis na het ontvangen van injecties in hun wervelkolom met een conserveringsmiddelvrije steroïde methylprednisolonacetaat - die waren verontreinigd met schimmels.
Kunnen kinderen hun autisme-diagnose verliezen?
Naarmate kinderen ouder worden, verliezen sommigen die als autistisch werden gediagnosticeerd hun symptomen en de diagnose van autisme. Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in het Journal of Child Psychology and Psychiatry en uitgevoerd door een groep onderzoekers van de University of Connecticut, keek naar 34 kinderen die in de kinderjaren met autisme waren gediagnosticeerd, maar later in hun leven ook functioneerden als 34 andere school kinderen zonder autistische symptomen.