Defecto molecular implicado en la pérdida de audición Descubierto

Admin Abril 14, 2016 / 11:04:02 Salud 0 15

Los científicos del Instituto de Investigación Scripps han aclarado la acción de una proteína, harmonin, que está implicado en la mecánica de la audiencia. Este descubrimiento arroja nueva luz sobre el funcionamiento de mecanotransducción, el proceso por el cual las células convierten los estímulos mecánicos en la actividad eléctrica. Los defectos en genes mechanotransduction pueden causar enfermedades devastadoras, como el síndrome de Usher, que se caracteriza por la sordera, la pérdida gradual de la vista y la enfermedad renal, que puede conducir a insuficiencia renal.

La investigación, dirigida por el Instituto de Investigaciones Scripps profesor Ulrich Mueller, fue publicado en el 14 de mayo 2009 de la revista Neuron.

"Estamos constantemente confrontado con señales mecánicas de muchos tipos diferentes y tenemos sensores de todo nuestro cuerpo que responde a estas señales", dice Mueller. "Por ejemplo, en mechanosensors músculos controlan la postura, mientras que los de la piel nos permiten sentir el tacto. Aunque muchos de los otros sentidos, como el gusto y el olfato, se comprenden bien, la percepción mecanosensorial es un mundo que no lo hace no sabemos casi nada ".




Obtener una mejor comprensión de los mecanismos moleculares de la audición, los científicos pueden aprender mucho acerca de la operación del mismo tipo de procesos del cuerpo y los defectos de estos procesos que pueden causar enfermedades.

Audición: un baile exquisito molecular

Sound comienza en forma de ondas de las vibraciones mecánicas que viajan a través del aire en el oído mediante la compresión de las moléculas de aire. Las olas golpean antes del oído externo, luego viajan por el canal auditivo en el oído medio antes de golpear el tímpano. El tímpano vibra se mueve un conjunto de delicados huesos que se comunican con una estructura en espiral lleno de líquido en el oído interno, la cóclea. Dentro de la cóclea son "células ciliadas" especializados recubiertas con matrices simétricas de estereocilios - mechanosensing orgánulos que responden al movimiento de fluidos o los cambios de presión de fluidos. El movimiento del fluido dentro de la cóclea hace que el estereocilios, a su vez, se mueva.

Cuando se desvían sterocilia, complejos moleculares llamadas "uniones de punta" que conectan las puntas de los estereocilios, transmiten la fuerza física para los canales iónicos cerrados que están unidos a ellos. La apertura de estos canales iónicos, que son controlados por las neuronas sensoriales, comunicar las señales eléctricas de las neuronas en el cerebro, lo que permite la audición. En el síndrome de Usher y algunas otras enfermedades neuronales sensoriales que causan la sordera, la simetría de los estereocilios - y el proceso de mecanotransducción - se rompe, causando sordera.

"Es mucho tiempo se sabe que los defectos en las células del cabello hacen que las personas sordas, pero nadie sabía por qué - se pensaba que tal vez las sinapsis en las células ciliadas de alguna manera o degeneran las células no se desarrollan normalmente", dice Mueller. "La idea de que la función básica de las células ciliadas como mechanotransducers sido comprometida debido a defectos moleculares nunca se ha demostrado antes".

Con base en investigaciones previas

En parte porque estereocilios son extremadamente pequeños, escasos y difíciles de manejar, las moléculas que componen el enlace punta siguió siendo difícil encontrar hasta 2007, cuando Mueller y sus colegas identificaron cadherina 23 y protocadherin 15 como las dos proteínas responsables de la apertura canal iónico. También demostraron que cadherina 23 forma un complejo con otra proteína, la miosina 1c, que ayudó a cerrar el canal.

"Cadherina 23 y protocadherin 15 fueron dos de los componentes de primera conocidas de cualquier maquinaria mecanotransducción de las células sensoriales de los vertebrados", dice Mueller. "Tener estos dos componentes, luego nos fuimos en busca de los demás y encontramos harmonin, que localiza el enlace punta donde también se localiza cadherina 23, y ahora sabemos que se requiere para mecanotransducción."

Después de identificar harmonin otra molécula implicada en mecanotransducción, los científicos pueden ser capaces de mover un poco "más cerca de enfrentar un rompecabezas ciencia básica: ¿Cómo los sistemas biológicos a construir sistemas que actúan como gating mecánica, casi como interruptores? Interruptores son similares en casi todas las células en el cuerpo y son los guardianes que permiten que los iones que fluye dentro y fuera de una célula. Cualquier célula dada puede tener cientos o miles de canales. El estímulo adecuado puede lanzar un canal abierto, lo que permite el paso de iones; el aumento de los iones a través de la membrana de la célula genera muy pequeñas corrientes eléctricas que permiten una multitud de funciones corporales.

"Muchas enfermedades diferentes están relacionados con fenómenos mecánicos", dice Mueller. "La comprensión de los componentes de este mecanismo puede ayudar a arrojar luz sobre muchos de ellos, llevando eventualmente a nuevos tratamientos."

Los primeros autores del trabajo, "harmonin mutaciones (proteína) causan defectos mechanotransduction en las células ciliadas de la cóclea," son Nicolas Grillet, Wei Xiong, y Anna Reynolds de Investigación Scripps. Los autores adicionales incluyen Takashi Sato y Bechar Kachar del Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación, los Institutos Nacionales de Salud (NIH); Concepción Lillo y David Williams, de la Universidad de California, Los Ángeles, Facultad de Medicina; Rachel Dumont y Peter Gillespie de la Salud y Ciencias de la Universidad de Oregon; y Piotr Kazmierczak, Edith Hintermann, Anna Sczaniecka, y Martin Schwander de Investigación Scripps.

El trabajo fue financiado por el NIH, el Instituto Skaggs de Biología Química, una Jules y Doris Stein RPB cátedra, una beca CJ Martin NHMRC (Australia), y una beca de la Fundación Ford y Bruce Smith Anne Brady.

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