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研究人员发现蛋白质结构与听觉过程之间的联系

2019-04-09 11:29:18 健康131℃

  研究人员发现蛋白质结构与听觉过程之间的联系 2010年4月17日 从我们内耳中每个特化受体细胞的顶部表面上升的是一束感觉纤毛,它响应声音的运动。由于它们是脆弱的敏感,这些纤毛可以移动到不大于分子的声音 - 但可以剪切比生命更大的声音。纤毛功能机械,响应声音振动来回颤动。纤毛的牵引在细小的“尖端连杆”中产生张力。将每个纤毛束缚到它的邻居,使它们拉开允许离子流入受体细胞的开放通道。这种离子进入受体细胞,称为毛细胞,用于显微镜下的纤毛束,产生电信号,这些电信号通过大脑转化为足迹,或奏鸣曲,或直升机着陆的声音。毛细胞中的纤毛 - 尖端连接装置是弹簧状和线状蛋白质分子的巧妙排列,但它们的原子结构和机械性质并不是众所周知的。现在哈佛大学医学院神经生物学教授,霍华德休斯医学研究所研究员David Corey和哈佛大学艺术与科学学院分子与细胞生物学副教授Rachelle Gaudet的新研究发现了钙粘蛋白-23的重要区域的结构,两个蛋白质之一,连接形成每个尖端连接,与听觉过程有关。研究人员发现钙粘蛋白-23比以前想象的更强壮,更坚硬,钙离子结合的特征在蛋白质的折叠内并将褶皱连接在一起。此外,他们发现钙粘蛋白-23的许多突变通过削弱钙将蛋白质保持在一起的能力而导致遗传性耳聋。“我们的发现有助于解释一整类遗传性耳聋, “科里说。”导致遗传性耳聋的许多不同突变是与钙结合的氨基酸特异性突变。这些发现表明钙离子和结合它们的氨基酸残基对这种蛋白质的结构有多么重要。这项研究将发表在4月15日的“神经元”杂志上。为了获得关于钙粘蛋白-23在正常和异常条件下如何表现的原子级观点,科学家们结合使用了蛋白质结晶和类似虚拟现实的模拟。钙粘蛋白如何在十亿分之一秒内突破。相关故事RNA参与蛋白质聚集和神经退行性疾病,研究表明HIV-1蛋白在抑制免疫反应方面发挥更广泛的作用。新的诊断技术揭示了膀胱癌的关键蛋白生物标志物通过结晶,研究人员发现,与其他钙粘蛋白家族成员一样,蛋白质在其27个珠状细胞片段中的每一个之间含有三个关键的钙离子。模拟显示离子在相邻珠子之间形成强连接,足以将它们保持在一起。此外,在钙粘蛋白-23的最末端发现了一种新的钙离子结合位点。根据Corey的说法,这些结合位点是“主食”。钙粘蛋白-23的各种亚基一起也可以产生与末端连接的第二种蛋白质结合的键。为了准确量化这些钙离子键的强度,科学家将蛋白质的结构加载到超级计算机中,呈现其虚拟相似性,然后“拉伸”结构。他们发现整体蛋白质的作用更像是线缆而不是一个弹簧,正如之前所认为的那样。这使得它能够承受比正常声音产生的任何力量强十倍的力量。当科学家们用非常大的力量测试结构时,它解开了。然后研究人员选择测试类似于与遗传性耳聋相关的突变如何改变钙粘蛋白-23的结构和对钙离子的亲和力。“我们具有野生型蛋白质的三维结构”, HMS神经生物学研究员兼该研究的共同主要作者Marcos Sotomayor说,“并且能够获得突变蛋白质的结构。”通过模拟,我们可以测试两种结构“弹性和对力的反应。”研究人员发现,一些突变降低了蛋白质结合钙离子的能力。模拟显示这种变化最终削弱了蛋白质。此外,模拟显示其他研究人员认为,这些研究结果可能有一天能够更好地为开发治疗干预措施提供信息。来源:哈佛医学院

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