Углубление понимания механизма усиления звука во внутреннем ухе

Высокая чувствительность нашего слуха к интенсивности и высоте звука во многом обусловлена способностью внутреннего уха декодировать звуковые волны и усиливать отдельные частоты. С момента открытия в 2000 году, что мотором, ответственным за усиление звука во внутреннем ухе, является анионный транспортер-гомолог престин, этот белок вызывает большой интерес, учитывая его принадлежность к семейству белков-переносчиков растворенных веществ 26 (SLC26).

В процессе эволюции в млекопитающих престин, превратившись в потенциал-зависимый мембранный мотор, утратил способность транспортировать растворенные вещества. Это породило множество гипотез о его молекулярных механизмах. Другие белки семейства SLC26 переносят ионы через клеточную мембрану по механизму "лифта", который предполагает вертикальное движение подвижного транспортного домена относительно статичного каркасного домена. Уникальная электрическая и механическая способность престина млекопитающих, известная как электромоторика, до сих пор оставалась загадкой.

Ученые из Института молекулярной и клеточной физиологии Центра имени Гельмгольца в Юлихе (IBI-1) и Марбургского университета имени Филиппа объединили атомистическое молекулярно-динамическое моделирование на суперкомпьютерах в Юлихе и передовые электрофизиологические эксперименты, чтобы описать электромоторику престина.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, раскрывают молекулярные механизмы усиления звука престином с атомарным разрешением.

Исследователи обнаружили, что колебания напряжения на так называемых наружных волосковых клетках внутреннего уха (вызванные звуковыми вибрациями) индуцируют изменения в престине — переход от компактной к расширенной конформации или наоборот. Эти конформационные изменения вызывают изменения длины волосковых клеток, что приводит к усилению вибраций соответствующей звуковой частоты.

Ухо млекопитающих эволюционировало, приобретя исключительную чувствительность к разным частотам, что важно для человеческого общения. Эти результаты дают важное представление об обработке и усилении звука во внутреннем ухе и могут помочь в разработке новых терапевтических подходов к лечению глухоты.