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Découverte de la molécule qui fait partie de la machinerie qui assure la médiation du sens de l'ouïe

Un groupe de scientifiques de l'Institut de recherche Scripps, à l'Université de Californie à San Diego, et à l'audition Oregon Research Center et l'Institut Vollum à l'Oregon Health & Science University ont découvert une molécule clé qui fait partie de la machinerie qui assure la médiation du sens de l'audition.

Dans un article qui paraîtra dans un prochain numéro de la revue Nature, l'équipe indique que la protéine appelée cadhérine 23 fait partie d'un complexe de protéines appelé "liens tip» qui sont sur les cellules ciliées dans l'oreille interne. Ces cellules ciliées sont impliqués dans le processus physiologique appelé mécanotransduction, un phénomène en audience à laquelle les indices physiques (ondes sonores) sont transduits en signaux électrochimiques et communiquées au cerveau. Le lien pointe est censé avoir une fonction centrale dans la conversion des signaux physiques en signaux électrochimiques.

«Chez les humains, il ya des mutations dans [le gène] cadhérine 23 que la surdité cause ainsi que le syndrome d'Usher, la principale cause de surdi-cécité», explique professeur agrégé Ulrich Mueller, Ph.D., qui est dans le Département de Cell biologie à l'Institut de recherche Scripps et est membre du Scripps Research Institute de l'enfance et les maladies négligées.

Une étude parallèle menée par Nicolson Mueller collaboratrice Teresa, Ph.D., et ses collègues de l'Oregon Audition Research Center et l'Institut Vollum corroboré les résultats de Mueller en montrant que lorsque la cadhérine 23 gènes est supprimé chez le poisson zèbre mutant, des liens pointe jamais former.

Les deux études expliquent comment le gène cadhérine 23 est une cause directe de certains types de surdité et de suggérer une cible thérapeutique potentielle pour le traitement de la surdité.

La physiologie de l'audition et la surdité

Déficience auditive enfance et l'âge est un problème majeur dans notre société. Selon l'Institut national sur la surdité une autres troubles de communication, une personne sur trois âgées de 60 et environ la moitié de toutes les personnes de plus de 75 souffrent d'une forme de perte auditive. Et environ quatre sur chaque 100.000 bébés nés aux Etats-Unis ont le syndrome d'Usher, la principale cause de surdi-cécité.

L'ouïe est un exemple classique d'un phénomène appelé mécanotransduction, un processus qui est important non seulement pour l'ouïe, mais aussi pour un certain nombre de fonctions corporelles, comme la pereception du toucher. C'est un processus compliqué où des indices spatiaux et physiques sont transduits en signaux électriques qui courent le long des fibres nerveuses vers les zones du cerveau où elles sont interprétées.

Sonore commence comme les vagues de vibrations mécaniques qui se propagent dans l'air depuis leur source jusqu'à l'oreille d'une personne par la compression des molécules d'air. Lorsque ces ondes vibratoires frappé l'oreille externe d'une personne, ils descendent le canal auditif dans l'oreille moyenne et de frapper le tympan. Le tympan vibre se déplace d'un ensemble d'os délicats qui communiquent les vibrations à une structure en spirale remplie de liquide dans l'oreille interne connu sous le nom de la cochlée. Lorsque le son la cause de ces os de se déplacer, ils compriment une membrane sur une entrée de la cochlée, ce qui provoque à l'intérieur du liquide de se déplacer en conséquence.

A l'intérieur de la cochlée sont spécialisés "cheveux" les cellules qui ont des tableaux symétriques des stéréocils s'étendant à partir de leur surface. Le mouvement du fluide à l'intérieur de la cochlée entraîne la stéréocils à se déplacer. Ce changement physique crée un changement électrique et les causes des canaux ioniques à ouvrir. L'ouverture de ces canaux est contrôlé par des neurones sensoriels qui entoure les cellules des cheveux, et ces neurones communiquent ensuite les signaux électriques des neurones dans le cortex auditif association du cerveau.

Dans le syndrome de Usher et d'autres «sensorielle neuronale" maladies qui provoquent la surdité, les cellules ciliées de la cochlée sont incapables de maintenir les tableaux symétriques des stéréocils.

Il ya quelques décennies, un complexe moléculaire appelé le lien pointe a été découvert dans les stéréocils. Ces liens se connecter pointe le bout de stéréocils et sont également jugés importants pour la transmission de la force physique pour les canaux ioniques mécaniquement fermée. Pendant des années, les molécules qui composent le lien pointe ne sont pas connus. Maintenant Mueller et ses collègues ont identifié l'une des protéines clés qui fait le lien pointe - la protéine cadhérine 23.

Les détectives moléculaire

L'identification de la cadhérine 23 est un excellent exemple de détective moléculaire.

Pour Mueller, qui étudie des sujets à l'intersection des neurosciences et de la génétique, des liens pointe semble être la clé de la compréhension et le traitement du syndrome d'Usher, et la voie à suivre était d'identifier les protéines dans les liens pointe.

Mueller et ses collègues a estimé que l'une des molécules dans les liens astuce serait le type de molécule qui sert de médiateur interactions cellule-cellule et garder la stéréocils groupés. Ils ont également eu des preuves à partir d'études de collègues que ces molécules étaient dépendants du calcium pour leur action.

Avec ces faits à l'esprit, ils ont scanné toutes les protéines connues dans le génome humain et la souris pour voir ce qui correspondent au profil, et ils ont pu se concentrer sur deux familles de gènes - le cadhérines et des intégrines.

Les scientifiques ont ensuite regardé les tailles relatives des cadhérines et des intégrines. Une protéine cadhérine particulier, la cadhérine 23, semblait être la bonne taille. Combiné avec le fait que des mutations dans le gène cadhérine 23 sont associés à la surdité et la surdi-cécité, il est devenu le principal suspect dans leur recherche.

Dans leur article de Nature, Mueller et ses collègues montrent que la protéine cadhérine 23 est exprimée dans le bon endroit dans la cellule de cheveux pour faire partie du lien pointe, qu'il a la biochimie correcte, et qu'il semble être responsable de l'ouverture du les canaux ioniques. Ils ont également montré que la protéine cadhérine 23 forme un complexe avec une autre protéine appelée myosine 1c, ce qui permet de fermer le canal une fois qu'il est ouvert.

Ils prédisent que ces deux protéines forment un complexe avec les canaux ioniques inconnu, et ils tentent maintenant d'identifier d'autres composants moléculaires des liens pointe.

Fait intéressant, la perte d'audition liée à l'âge chez les êtres humains peuvent également être liées à des problèmes dans les liens pointe et des défauts dans la mécanotransduction. Des mutations ponctuelles dans la cadhérine 23 protéines ont déjà été associés à la perte d'audition liée à l'âge chez la souris. Il sera donc important d'analyser la mesure dans laquelle cadhérine 23 fonctions peuvent être affectées chez les êtres humains qui souffrent de déficience auditive liée à l'âge.