بازسازی شنوایی با کشف پروتئینTMC1 1397/7/10


 دانشمندان پروتئینی را کشف کردند که می تواند به بازسازی شنوایی کند

کار گوش، ارائه تعادل و شنوایی است،انتقال شنوایی تنها یکی ازعملکرد گوش می باشد تبدیل امواج صوتی (اساسا مولکول های هوا که از طریق فضا به هم می چسبد) به سیگنال های الکتریکی به نظر می رسد که بسیار پیچیده است.


اما در حال حاضر یک مقاله در 22 اوت 2018، در مجله Neuron منتشر شده است باز کردن اسرار پروتئین شنوایی است.

پروتئین TMC1 در واقع در سال 2002 کشف شد، اما هیچکس نمیداند نقش آن چیست. در سال 2011، جیمز هولت، متخصص مغز و اعصاب دانشگاه هاروارد و همکارانش نشان داد که TMC1 به طور کامل برای انتقال شنوایی مورد نیاز بود، که گامی مهم بود

در مطالعه جدید، هولت و کوری و همکارانش کشف کردند که پروتئین TMC1 یک جفت شدن منفذ تشکیل می دهد. سپس، با استفاده از پیش بینی های مبتنی بر کامپیوتر بر اساس شباهت ها با پروتئین های متصل به غشا که ساختارهای شناخته شده دارند، محققان توانستند یک مدل از TMC1 را طراحی کنند

این مهم بود، زیرا داشتن یک ایده از ساختار یک پروتئین می تواند به شما در مورد چگونگی کار آن بسیار بگوید.

"ما معتقدیم یافته های ما این مسئله را به خوبی حل می کند و ثابت می کند که TMC1 حسگر مولکولی است که صدا و حرکت را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که مغز می تواند  آن رادرک کند"، همکاری نویسنده جفری هولت، استاد دانشکده پزشکی هاروارد استاد گوش و حلق و بینی و مغز و اعصاب در بیمارستان کودکان بوستون، در یک بیانیه مطبوعاتی. "اظهار داشتند این در واقع دروازه بان شنیدن است."

حساسیت به صدا، یک نیروی تکاملی قدرتمند است، اما مکانیسم های دقیق مولکولی که شنوایی را قادر می سازند، به طور کامل شناسایی نشده اند.

به طور خاص، ما می دانیم که سلول های گوش داخلی می توانند صدا و حرکت را تشخیص دهند و سپس این محرک ها را به سیگنال های عصبی تبدیل می کنند، اما دقیقا چگونگی خواص فیزیکی صدا و حرکت به چنین پیام های بیوشیمیایی تبدیل شده است نا مشخص است

علاوه برتشکیلات مولکولی بسیار زیاد که در بدن ما قرار دارند، تنها تعداد کمی از سلولهای شنوایی در گوش وجود دارد: فقط 16،000 در مقایسه با بیش از صد میلیون سلول حسی در انسان شبکیه چشم ناچیز است این باعث می شود بازیابی، تصویر برداری و تجزیه و تحلیل بسیار دشوارباشد .

 پروتئین های موجود در غشای این سلول های موی حسی ,وجود دارد و این پروتئین ها منافذ کوچکی را ایجاد می کنند که در پاسخ به صدا باز و بسته می شوند و می توانند ورود یون های الکتریکی مانند کلسیم و پتاسیم را کنترل کنند به این ترتیب سیگنال های الکتریکی می توانند از طریق سلول های عصبی به مغز منتقل شوند.

با این حال  پروتئین هایی که منافذ ایجاد می کنند، دروازه بان های بحرانی در این فرآیند نامشخص هستند. در حال حاضر محققان تایید کرده اند که این لقب دروازه بان  به پروتئین TMC1 می رسد.

پروتئین TMC1

 پروتئین اساسا یک زنجیره اسید آمینه است، بنابراین با استفاده از این مدل، آنها 17 اسید آمینه را تشخیص دادند که احتمالا نقش خاصی در عملکرد پروتئین دارند.

سپس، به صورت یک به یک، هر کدام از این اسید آمینه را در پروتئین TMC1 در موش تغییر داده و هر یک را با اسید آمینه متفاوت جایگزین کرد. سپس آنها را بررسی کرد که چگونه هر یک از تغییر جریان  یون های شار را از طریق منافذ در پاسخ به صدا تغییر داد.

کوری گفت: "سلول های مو مانند موتورهای ، ماشین های پیچیده ای هستند که باید در هنگام اجرا مورد بررسی قرار گیرند." "شما نمیتوانید دریابید که چگونه یک پیستون یا شمع جرقه ای کار می کند. شما باید بخشی را تغییر دهید، آن را در موتور قرار دهید و سپس اثر آن را بر عملکرد انجام دهید."

سلولهای موئی در حلزون گوش سلول های موئی در حلزون گوش

از 17 جایگزین، 11 جریان یونها را از طریق منافذ تغییر دادند. از این تعداد، 5 اثر بسیار قوی داشتند و توانستند جریان را تا 80٪ کاهش دهند، در حالی که جایگزینی یک اسید آمینه به ویژه - آسپاراژین در موقعیت 447 در پروتئین - قادر به جلوگیری از هجوم یون کلسیم به طور کامل بود به عبارت دیگر، این تنها تعداد انگشت شماری از اسید آمینه بود که نقش مهمی در تبدیل امواج صوتی به سیگنال عصبی بازی می کند.

سلولهای مویی شنواییبخشی از حلزون-پوسته ای از گوش داخلی که سلول های مو را تشکیل می دهد

ژن TMC1 در سراسر قلمرو حیوانات یافت می شود، و اکنون ما می دانیم که چرا.

شنوایی

هول می گوید: "واقعیت این است که در طی تکامل این پروتئین در تمام گونه های مهره دار حفظ شده است.

او می گوید یافته ها "اثبات قطعی نشان می دهد که TMC1 حسگر مولکولی بحرانی است که صدا و حرکت را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند  مغز می تواند درک کند".

او می گوید: "این در واقع دروازه بان شنوایی است."

یکی از 1000 نوزاد، تحت تاثیر کاهش شنوایی قرار دارد و در حدود 50٪ موارد از دست دادن شنوایی، علت ژنتیکی است. ژن TMC1 یکی از نزدیک به 150 ژن است که با کاهش شنوایی ژنتیکی مرتبط است و مطالعات متعدد نشان داده است که جهش در TMC1 موجب کاهش شنوایی ارثی در تعدادی از خانواده ها در سراسر جهان می شود.

هولت می گوید: "برای طراحی درمان بهینه برای از دست دادن شنوایی، ما باید مولکول ها و ساختارهای آنها را شناسایی کنیم که در آن بیماری های ناشی از آن ایجاد می شوند و یافته های ما یک گام مهم در این جهت است."

مهم ترین اهمیت کشف TMC1 برای شنوایی، محققان را قادر می سازد تا در حال حاضر در این مسیر خاص تمرکز کنند تا بهتر درک کنند که چگونه فرایند تبدیل صدا به سیگنال با جزئیات بیشتر کار می کند و این به نوبه خود می تواند راه را برای توسعه درمان برای کاهش شنوایی،باز کند.

آسپارژین اسید آمینهآسپارژین اسید اینه

 

 

توسط:JESSLYN SHIELDS SEP

4, 2018