Ученые создали молекулярную модель внутреннего уха,

Модели концевых связей, соединяющих стереоцилии во внутреннем ухе, разного уровня детализации. Изображение авторов исследования.

Ученые из Лаборатории Беркли создали трехмерную модель структур внутреннего уха. Для этого они использовали метод электронной томографии, который до сих пор не применялся в изучении структуры слухового аппарата. Работа ученых опубликована в журнале Journal of the Association for Research in Otolaryngology. Пресс-релиз исследования доступен на сайте Лаборатории Беркли.

Метод электронной томографии подразумевает фотографирование объекта под разными углами с помощью электронного микроскопа и последующее конструирование трехмерного изображения. Ученые использовали электронную томографию для изучения чувствительного эпителия внутреннего уха лягушки-быка. Клетки чувствительного эпителия внутреннего уха снабжены волосками, которые колеблются при движениях эндолимфы - жидкости, заполняющей отдел внутреннего уха, где находятся волоски. Каждый волосок представляет собой пучок стереоцилиев - белковых нитей. Стереоцилии соединены между собой короткими молекулами белка. Эти связи получили название концевых.

Анализируя чувствительный эпителий внутреннего уха, ученые обнаружили, что он содержит два различных типа концевых связей. На данный момент неясно, какую конкретно роль играет каждый из них.

Концевые связи являются ключевым звеном в преобразовании механического сигнала (колебания волосков) в электрический нервный импульс. При колебаниях стереоицилиев концевые связи растягиваются, что приводит к открытию ионного канала. В чувствительную клетку устремляется поток ионов, который "заставляет" ее вырабатывать нейротрансмиттеры - вещества, обеспечивающие передачу нервного импульса.

Создание трехмерных моделей сложных белковых систем позволяет существенно ускорить процесс изучения принципов их работы. Исследователи надеются, что построенная ими модель в будущем позволит объяснить необычные свойства слухового аппарата, механизм которых до сих пор неясен. Так, ученые пока не могут понять, как органы слуха адаптируются к очень громким звукам, а затем быстро возвращаются к "штатному" режиму работы. Еще одной загадкой слухового аппарата является его способность различать тихий шепот, но "игнорировать" множество одиночных молекул, постоянно ударяющихся о барабанную перепонку.