編者按

人類依靠五種感覺(jué)-觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)感知世界。以觸覺(jué)為例，觸覺(jué)是高等生物正常工作的基礎(chǔ)之一。過(guò)去十多年，圍繞觸覺(jué)的相關(guān)工作經(jīng)歷了很多高光時(shí)刻，如觸覺(jué)相關(guān)的受體蛋白機(jī)械敏感離子通道PIEZO1和PIEZO2蛋白的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家解釋了正是依靠這類蛋白，機(jī)體才能感受到外界的張力和壓力。聽(tīng)覺(jué)的本質(zhì)也是將聲波介導(dǎo)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)。然而，聽(tīng)覺(jué)受體的分子組成和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)還非常不透徹。

近日，OSHU的研究人員，突破傳統(tǒng)的蛋白表達(dá)純化方式，利用基因編輯的方式，從線蟲體內(nèi)獲得了“native”的聽(tīng)覺(jué)受體TMC1復(fù)合物的蛋白，并利用冷凍電鏡手段，解析了該復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，直接“看”到了復(fù)合物的亞基組成和可能的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，為研究人類聽(tīng)覺(jué)相關(guān)的突變提供了有利信息。

"Novel Insights May Lead to Treatments for Hearing Impairment"

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俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)（OSHU）的研究人員首次詳細(xì)揭示了內(nèi)耳中負(fù)責(zé)聽(tīng)力的關(guān)鍵部分的近原子分辨率結(jié)構(gòu)。

研究結(jié)果在Nature雜志在線發(fā)表，題為"Structures of the TMC-1 complex illuminate mechanosensory transduction"

支撐哺乳動(dòng)物聽(tīng)力和平衡的感官轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的最初步驟涉及將力轉(zhuǎn)化為機(jī)械感官轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的門控。聽(tīng)力障礙對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，了解機(jī)械感官轉(zhuǎn)導(dǎo)具有基本的生物學(xué)意義，但是機(jī)械感官轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體的組成、結(jié)構(gòu)和機(jī)制仍然沒(méi)有得到很好的描述。這篇文章中報(bào)導(dǎo)了從線蟲中分離出來(lái)的天然狀態(tài)下跨膜通道蛋白1（TMC-1）機(jī)械傳導(dǎo)復(fù)合物的單顆粒冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。

這篇文章的通訊作者，OHSU Vollum研究所、HHMI科學(xué)家Eric Gouaux博士解釋說(shuō)："這是最后一個(gè)基本分子機(jī)制沒(méi)有得到解析的感官系統(tǒng)，幾十年來(lái)，執(zhí)行這一重大生理過(guò)程的分子機(jī)制一直沒(méi)有得到解決"。

通過(guò)多年的艱苦研究，在冷凍電鏡的幫助下，研究人員解析了聽(tīng)覺(jué)相關(guān)的機(jī)械傳導(dǎo)復(fù)合體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)介導(dǎo)內(nèi)耳將振動(dòng)轉(zhuǎn)化為聲音的過(guò)程。這一新發(fā)現(xiàn)可能為開(kāi)發(fā)新的聽(tīng)力障礙治療方法鋪平道路。

Gouaux說(shuō)：“根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，我們提出了一個(gè)可行的缺陷補(bǔ)償機(jī)制。比如說(shuō)，如果TMC1的某個(gè)突變引起了該蛋白的缺陷，導(dǎo)致聽(tīng)力受損，從某種程度上我們可以設(shè)計(jì)出一種靶向該結(jié)構(gòu)的分子，從而挽救該缺陷。此外，這個(gè)發(fā)現(xiàn)也意味著我們有能力去加強(qiáng)一些因突變而削弱的其他功能。"

聽(tīng)力損失可以通過(guò)基因突變遺傳，也可以因后天的損傷引起，例如持續(xù)暴露在巨大的噪音中。在這兩種情況下，OHSU研究人員的發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家們首次將這一介導(dǎo)聽(tīng)力轉(zhuǎn)化的復(fù)合物可視化。

OHSU研究科學(xué)家和美國(guó)聽(tīng)力研究的領(lǐng)導(dǎo)者Peter Barr-Gillespie博士說(shuō)："幾十年來(lái)，整個(gè)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域一直期望著能夠看到聽(tīng)力轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，通過(guò)我們的工作，這一期待得到了實(shí)現(xiàn)，我們非常激動(dòng)。這篇論文提出了新的結(jié)構(gòu)生物學(xué)和聽(tīng)力研究途徑，有望在未來(lái)幾年里為相關(guān)方向注入活力"。

水木未來(lái)丨視界 iss. 32Credit@GEN News

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