Исследователи из Рокфеллеровского университета (США) обнаружили, что протеин протокадерин 15 (PCDH15) ответственен за открытие ионных каналов во внутреннем ухе.
Он же регулирует восприятие громкости звука. Результаты они представили на 63-й ежегодной встрече биофизического общества в Балтиморе.
Восприятие звука у человека происходит в кортиевом органе, который располагается внутри перепончатого лабиринта улитки во внутреннем ухе. Внутри кортиевого органа — так называемые волосковые клетки. Они представляют собой рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата. На них базируются нити стереоцилий, которые имеют разную длину и обычно сгруппированы в порядке увеличения высоты, подобно лестнице. Нити соединяют наконечники (tip links). Все это погружено в вязкую жидкость под названием эндолимфа.
Когда звуковая волна попадает в ухо, она тревожит эндолимфу. Из-за этого возникает волновой эффект, который воздействует на волосковые клетки и стереоцилии. В наконечниках возникает натяжение, после чего происходит открытие ионных каналов. Ионы кальция вызывают высвобождение нейромедиаторов, а те, в свою очередь, порождают потенциалы в нервных клетках. Оставался открытым вопрос, как наконечники открывают ионные каналы?
Биологи подозревали, что в этом процессе участвует белок, но не знали какой. Ученые из Рокфеллеровского университета определили, что это протокадерин 15.
Принцип действия объяснил один из авторов работы Тобиас Барч (Tobias Bartsch):
«Дело в том, что для этих целей нужна мягкая пружина, которая через гибкие и постепенные изменения в ионных каналах могла бы интерпретировать диапазон шумов. Если пружина слишком мягкая, она не будет достаточно сильной, чтобы открывать ионные каналы, а значит, и сигнал к мозгу не пройдет. Если пружина слишком жесткая, то и малые, и большие стимулы будут воздействовать с той же силой, и вы не сможете различать амплитуды.Предыдущие работы игнорировали тот факт, что этот белок находится в теплой и влажной жидкости, а эти факторы влияют на его свойства».
По словам Барча, когда он и его коллеги построили модель, учитывающую температуру и влагу, они заметили, что протокадерин 15 вел себя как мягкая пружина при слабом натяжении наконечников и как жесткая — при сильном. Так они показали, как один белок способен регулировать спектр звукового восприятия.
