“Esta equipe ajudou a resolver um dos mistérios atrasados do campo,” diz James F. Battey, Jr., diretor do instituto nacional na surdez e de outras desordens de uma comunicação (NIDCD), um dos institutos nacionais da saúde (NIH). “Melhor nós compreendemos o ponto giratório em que uma pessoa podemos distinguir o som, mais próximos nós somos a desenvolver umas terapias mais precisas para tratar povos com a perda da audição, uma circunstância que afete aproximadamente 32.5 milhão povos nos Estados Unidos sozinho.”

A fisiologia da audição e da surdez

A infância e o prejuízo de audição relativo à idade são um tema importante em nossa sociedade. De acordo com o NIDCD, um em três povos mais velha de 60 e sobre a metade de todos os povos sobre 75 sofre algum formulário da perda da audição. E aproximadamente quatro de cada 100.000 bebês carregados nos Estados Unidos têm a síndrome de Usher, a causa principal da surdo-cegueira.

A audição é um exemplo clássico de um fenômeno chamado mechanotransduction, um processo que seja importante não somente para a audição, mas igualmente para um número outras de funções corporais, tais como o pereception do toque. É um processo complicado por meio de que as sugestões espaciais e físicas transduced nos sinais elétricos que funcionam ao longo das fibras de nervo às áreas no cérebro onde são interpretados.

A “audição é a o mais menos boa compreendida dos sentidos,” notas Mueller.

Nós sabemos que o som começa como ondas das vibrações mecânicas que viajam através do ar de sua fonte à orelha de uma pessoa com a compressão de moléculas do ar. Quando estas ondas vibrational batem a orelha exterior de uma pessoa, entram abaixo do canal de orelha na orelha média e golpeiam o cilindro de orelha. O cilindro de orelha de vibração move um jogo dos ossos delicados que comunicam as vibrações a uma estrutura espiral fluid-filled na orelha interna conhecida como a cóclea. Quando o som faz com estes ossos se movam, comprimem uma membrana em uma entrada da cóclea e este faz com que o líquido para dentro mova-se conformemente.

Dentro da cóclea são as pilhas especializadas do “cabelo” que têm disposições simétricas de stereocilia estender para fora de sua superfície. O movimento do líquido dentro da cóclea faz com que o stereocilia mova-se. Esta mudança física cria uma mudança elétrica e faz com que as canaletas do íon abram. A abertura destas canaletas é monitorada pelos neurônios sensoriais que cercam as pilhas de cabelo, e estes neurônios a seguir comunicam os sinais elétricos aos neurônios no córtice de associação auditivo do cérebro.

Na síndrome de Usher e em algumas outras doenças “neuronal” sensoriais que causam a surdez, as pilhas de cabelo na cóclea são incapazes de manter as disposições simétricas de stereocilia.

Algumas décadas há, um complexo molecular chamado a ligação da ponta foi descoberto no stereocilia. Estas ligações da ponta conetam as pontas do stereocilia e são igualmente provavelmente importantes para a transmissão da força física para as canaletas mecanicamente bloqueadas do íon. Por anos, na parte porque o stereocilia é extremamente pequeno, escasso, e difícil de segurar, as moléculas que compo a ligação da ponta permaneceram indescritíveis.

Mas alguns anos há, Mueller e seus colegas identificaram uma das proteínas chaves que deram forma ao cadherin 23 da proteína da ligação- da ponta. Em seu 26 de mar?o de 2004, o artigo, Mueller e os colegas da natureza mostraram que o cadherin 23 da proteína estêve expressado no lugar direito na pilha de cabelo para ser parte da ligação da ponta, que teve a bioquímica correta, e que pareceu ser responsável para abrir as canaletas do íon. Igualmente mostraram que a proteína do cadherin 23 deu forma a um complexo com uma outra proteína chamada o myosin 1c, que ajudou a fechar a canaleta uma vez aberta.

“O estudo atual fornece um grau mais elevado de definição do que o estudo 2004, os agradecimentos a uma colaboração com investigador Bechara Kachar de NIH e o professor Ron Milligan e suas facilidades avançadas da pesquisa de Scripps da imagem latente,” dizem Mueller. “Agora, nós põr para descansar todas as dúvidas sobre os detalhes de nossos resultados.”

Três linhas de evidência

O estudo atual usou três linhas de evidência para demonstrar que o cadherin 23 e o protocadherin 15 se unem e se aderem a um outro para dar forma à ligação da ponta.

Os investigadores criaram primeiramente os anticorpos a que ligaria e etiquetaria segmentos curtos no cadherin 23 e no protocadherin 15 proteínas nas orelhas internas dos ratos e das cobaias. Usando estudos da microscopia da imunofluorescência e de elétron, mostraram que o cadherin 23 estêve ficado situado no lado do stereocilium mais alto e o protocadherin 15 estava atual na ponta da mais curta, com suas extremidades frouxas que sobrepor in-between. Os investigadores podiam identificar ambas as proteínas removendo um obstáculo ao processo anticorpo-obrigatório: cálcio. Sob circunstâncias normais, o cadherin 23 e o protocadherin 15 são enchidos com íons do cálcio, que impedem que os anticorpos liguem aos locais alvejados. Quando o cálcio foi removido através da adição de um produto químico conhecido como BAPTA, ambas as etiquetas tornaram-se visíveis.

Em seguida, os investigadores construíram uma estrutura que assemelha-se a uma ligação da ponta expressando o cadherin 23 e o protocadherin 15 proteínas no laboratório e prestando atenção como interagiram. Quando as circunstâncias eram direitas, as duas proteínas ferem-se firmemente junto de uma extremidade à outro em uma configuração que espelhe uma ligação natural da ponta. Como com a ponta normal lig, a estrutura prosperou nas concentrações do cálcio que paralelizaram aquelas encontradas no líquido da orelha interna, quando uma redução drástica no cálcio interrompeu a estrutura.

Última, os cientistas encontraram essa uma mutação do protocadherin 15 que as causas um formulário da surdez inibiram a interação das duas proteínas, conduzindo as concluir que a mutação reduz as propriedades adesivas das duas proteínas e impede a formação da ligação da ponta. Em uma segunda mutação do protocadherin 15, a ligação da ponta não foi destruída; os cientistas sugeriram que a surdez não fosse provável causada pela dissolução da ligação da ponta mas pela interferência com suas propriedades mecânicas.

Sabendo precisamente a composição e a configuração da ponta lig, cientistas pode agora explorar como estas proteínas interagem com outros componentes para dar forma ao descanso da maquinaria do transduction. Além, os cientistas podem estudar como os tratamentos novos puderam ser desenvolvidos para endereçar a quebra acima das ligações da ponta com os fatores ambientais, tais como o ruído alto.

Além do que Mueller, outros autores do estudo, “Cadherin 23 e protocadherin 15 interativo para dar forma a filamentos da derrubar-ligação em pilhas de cabelo sensorial,” eram: Piotr Kazmierczak, Elizabeth M. Wilson-Kubalek, e Ronald A. Milligan do instituto de investigação de Scripps, e Hirofumi Sakaguchi, Joshua Tokita, e Bechara Kachar do laboratório da biologia celular, do instituto nacional na surdez e das outras desordens de uma comunicação, institutos nacionais da saúde.

O financiamento para o estudo foi fornecido principalmente pelo NIDCD. Outros institutos e os centros de NIH que contribuíram o financiamento eram o instituto nacional das ciências médicas gerais (NIGMS), o instituto nacional da artrite e das doenças osteomusculares e de pele (NIAMS), e o centro nacional para os recursos da pesquisa (NCRR).

Sobre o instituto de investigação de Scripps

O instituto de investigação de Scripps é umas do independente o maior do mundo, organizações de investigação biomedicáveis não lucrativas, no pelotão da frente da ciência biomedicável básica que procura compreender os processos os mais fundamentais de vida. A pesquisa de Scripps é internacional - reconhecido para suas descobertas na imunologia, biologia molecular e celular, química, neurociência, doenças auto-imunes, cardiovasculares, e infeciosas, e desenvolvimento vacinal sintético. Estabelecido em sua configuração atual em 1961, emprega os aproximadamente outros 3.000 técnicos dos cientistas, dos companheiros postdoctoral, científicos e, as estudantes de terceiro ciclo do grau doutoral, e os pessoais administrativos e do suporte laboral. A pesquisa de Scripps é sediada em La Jolla, Califórnia. Igualmente inclui Scripps Florida, cujos os investigadores se centram sobre a ciência biomedicável, a descoberta da droga, e o desenvolvimento de tecnologia básicos. Atualmente operando-se das facilidades provisórias em Jupiter, Scripps Florida mover-se-á para seu terreno permanente em 2009.