Новости и мнения

Звук соли

Предполагаемый ионный канал, являющийся неотъемлемой частью слуха млекопитающих, оказывается неуловимым чувствительным к соли хеморецептором у червей нематод.

Согласно новому исследованию, опубликованному сегодня (30 января) в Nature, нематодная версия гена, имеющего центральное значение для слуха млекопитающих, кодирует солевой сенсор. Исследование является первым, чтобы описать функцию нематоды TMC-1, белка, который, по-видимому, помогает в ощущении (и предотвращении) высоких концентраций соли при экспрессии в специализированных нейронах и может помочь выяснить механизм слуха у млекопитающих.

Новая работа над TMC-1 «действительно важная статья и для области слуха», сказал нейробиолог Джеффри Холт из Медицинской школы Гарвардского университета, который не принимал участия в исследовании. Новые данные предполагают, что TMC-1 действует как ионный канал и что он может работать аналогичным образом в слуховой системе млекопитающих, добавил Холт.

Предыдущая работа с нематодами показала, что определение низких концентраций соли основывалось на циклическом GMP, а каналы ионов ENaC были связаны с ощущением вкуса соли у позвоночных, особенно грызунов. Но как нематоды ощущали опасно высокий уровень соли, неизвестно. Нейробиолог Уильям Шефер и его коллеги из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Соединенном Королевстве и Медицинском колледже Корейского университета наткнулись на роль TMC-1 в солевом ощущении при исследовании его возможной функции в механосенсировании.

Исследователи впервые столкнулись с генами TMC при профилировании экспрессии нейронов нематод, участвующих в восприятии неприятных раздражителей, в том числе прикосновений. Поскольку мутации в гене Tmc1 влияют на слух у мышей, Шафер и его сотрудники решили проверить роль TMC-1 в сенсорном восприятии, которое, как и слух, зависит от механорецепторов – у червей.

Используя мутанты GFP, они обнаружили, что TMC-1 в основном экспрессируется в определенных сенсорных нейронах, которые помогают червям обнаруживать и избегать неприятных раздражителей, таких как тяжелые металлы и тыкать в нос. После уничтожения tmc-1 у червей, они подвергали животных различным раздражающим воздействиям, таким как прикосновение к носу, высокие концентрации соли и хлорид меди. Хотя черви- мутанты tmc-1 все еще отскакивали от давления, показывая, что TMC-1 не участвует в механосенсировании нематод, они больше не избегали концентрации соли, которая поднялась выше 100 мМ, что нормальные черви находят вредными.

Экспрессирование tmc-1 в нейронах, которые обычно не экспрессируют ген, придает солевой чувствительности этим клеткам, и Schafer и его коллеги обнаружили, что экспрессия tmc-1 также создает натрий-зависимый ток, предполагая, что TMC-1 действует как ион канал.

Внутри внутреннего уха механочувствительные ионные каналы расположены на кончиках чувствительных к звуку микроворсинок, называемых стереоцилиями. Эти стереоцилии связаны нитями, называемыми концевыми звеньями, и когда звуковые волны перемещают реснички, концевые звенья растягиваются, вытягивая открытые ионные каналы и генерируя электрический ток, который передается в мозг. Очевидная функция ионных каналов TMC-1 убедительно свидетельствует о том, что TMC являются ионными каналами, важными для слуха.

Холт объяснил, что сенсорные рецепторы, настроенные на различные стимулы, не редкость. Семейство ионных каналов TRP также является «мультимодальным», реагируя на раздражители, включая температуру и давление, в зависимости от контекста. Ионные каналы TMC могут быть похожими, предположил он. «Evolution стремится использовать уже имеющиеся инструменты и повторно использовать их для другой функции».

Холт также отметил, что «внутреннее ухо идет на большую длину», чтобы не допустить попадания ионов натрия в жидкость, в которой он находится, – вместо этого используются ионы калия. Новое исследование предполагает возможность того, что это «может отражать необходимость устранения лишних стимулов» и препятствовать активации натрия ионных каналов TMC, сказал Холт.

Однако не ясно, участвует ли tmc-1 в солевом восприятии других животных, таких как мыши или люди, отмечает Сью Киннамон , исследователь вкуса в Университете Колорадо, Денвер, который не принимал участия в исследовании. Хотя вполне вероятно, что солевое зондирование у других млекопитающих также будет зависеть от ионного канала, солевое зондирование не очень хорошо сохраняется даже между мышами и людьми, пояснила она. Механизм восприятия соли зависит от экологической ниши организма и потребностей в питании, добавил Киннамон, что объясняет, почему мыши и другие травоядные животные, которые испытывают острую потребность в соли в пище, могут иметь другие механизмы восприятия натрия, чем другие млекопитающие.

Шафер надеется продолжить изучение взаимосвязи между структурой и функциями TMC-1. Мутационные исследования помогут им определить, какие остатки важны для определения соли, а какие – если они есть – помогают сформировать поры ионных каналов. Нейроны нематод также могут быть отличным местом для экспрессии человеческого TMC1 и узнать больше о его функции, сказал он.

Между тем, Холт взволнован «шагом вперед» и надеется, что несколько последующих экспериментов «убедительно продемонстрируют, что ТМС являются сенсорными рецепторами в слуховых волосковых клетках».

M. Chatzigeorgiou et al., « Tmc-1 кодирует чувствительный к натрию ионный канал, необходимый для хемосенсибилизации соли у C. elegans », Nature , doi: 10.1038 / nature11845, 2013.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *