生物帮从字面上看，听觉是分子的绳索行为。事实证明，它也涉及杂技。
在《自然通讯》上发表的一篇论文中 ，哈佛医学院和波士顿儿童医院的研究人员表明，两对瘦小的蛋白质丝之间的动态而细腻的连接在听力中起着核心作用。
这些细丝保持在一起的张力被称为尖端连接，对于激活内耳的感觉细胞至关重要。团队的分析显示，端到端连接在一起的细丝像空中飞人手牵着手一样协同工作。例如，彼此之间的抓地力可能会因吵闹的声音而中断。但是通过双手握住，一只手滑动时它们可以快速重新连接。
这些发现提出了对听力分子基础以及平衡感的新认识，平衡感是由内耳的类似过程引起的。这组作者说，耳聋和平衡障碍与尖端环节的突变有关，研究结果可能导致针对此类障碍的新治疗策略。
HMS的翻译作者贝塔雷利(Bertarelli)转化医学科学教授大卫·科里(David Corey)说：“这种微小的器械由不到十二种蛋白质组成，可以帮助将声音从机械刺激转变为大脑可以解码的电信号。” 。“了解这些蛋白质是如何工作的，可以洞悉声音的秘密。”
研究人员说，细丝之间的动态连接还可以起到保护其他细胞成分的断路器的作用。
“我的研究使我们对耳系统的完美设计感到敬畏，”波士顿儿童医院HMS生物化学和分子药理学副教授Wesley Wong说 。“它在足够强大以执行其功能而足够脆弱以至破坏以潜在地保留其他不易改革的其他元素的功能之间保持着微妙的平衡。”
解码握手
为了发生听力，细胞必须检测空气中的压力波并将其转换为生物电信号。这项任务落在毛细胞，即内耳的感觉细胞上。从这些细胞中伸出的是一束束毛发状的结构，当压力波穿过内耳时，它们会来回弯曲。
尖端连接细丝将每根头发物理连接在一起，并固定在专门的离子通道上。随着线束的移动，尖端连杆的张力发生变化，像门一样打开和关闭通道，以允许电流进入电池。通过这种方式，尖端链接启动了生物电信号，大脑最终将其作为声音进行处理。
在以前的研究中，Corey及其同事探索了尖端连接的组成，并确定 了两条蛋白丝之间键的精确 原子结构。这组作者说，有趣的是，这种结合让人联想到分子握手。
在当前的研究中， Corey， Wong和团队着手了解这种握手的本质。为此，他们应用了单分子力光谱技术，该技术通常使用 光学镊子-高度聚焦的激光束，可以容纳极小的物体并将它们移动的距离短至十亿分之一米。
该研究人员由研究第一作者埃里克·穆哈尔 (Eric Mulhall)和 安德鲁·沃德(Andrew Ward)领导 ，他们都是HMS布拉瓦特尼克研究所的神经生物学研究员，他们在玻璃微珠上涂了原钙粘蛋白15或钙粘蛋白23的链，这两种蛋白质构成了小费关联。他们使用光镊将珠子彼此靠近，直到蛋白链首尾相连，然后测量拉开键所需的力。
比总和强
每个末端连接由两种蛋白质的两条链组成。研究小组发现，这种双链键的强度远远超过了任一蛋白的单链之间的键的强度。在低张力下，双链键的断裂时间比单链键的断裂时间长十倍。
这组作者说，这种增加的强度似乎是由于连接的动态特性引起的。这些细丝不是充当简单的静态绳索，而是会在十分之一秒内分离并重新附着在一起。力可能会使一对绞合线分开，但另一对绞合线可以保持足够长的连接时间，以使折断的绞合线重新结合。
但是，在极高的力下，双链键会迅速断裂。这组作者说，此功能可能有助于防止对毛细胞其他成分的灾难性破坏。
Wong表示：“如果尖端连接非常牢固，那么当暴露于非常响亮的声音中时，它可能会将整个复合物从细胞膜上撕裂，很难从中恢复出来。”哈佛大学怀斯生物启发工程研究所。
他补充说：“大声击碎的能力类似于机械断路器。” “对于合成工程系统而言，使用多个弱键形成可调的生物断路器可能非常有趣。”
令人惊讶的是，研究小组发现，在静息张力下，每个尖端连杆在断裂前仅持续约八秒钟。他们的分析以及其他研究的证据表明，新的末端连接可以从附近的其他蛋白质链快速形成。总之，这些结果支持了高度动态的尖端链接形成和破裂的新范例，既可以启用也可以保护听力。
研究小组还研究了与原发性耳聋和失明遗传病Usher综合征相关的procadadherin-15突变。他们的实验表明，其中一些突变会大大削弱末端连接细丝之间的结合。这组作者说，这可能是疾病导致耳聋的原因，而对此过程的进一步机械理解可能会导致新的治疗方法。
Corey说：“如果您真的不知道发生了什么问题，就很难进行修复。我们对更好的理解可以帮助找到新的解决方案感到乐观。”
此外，新发现可能有助于在人体其他部位进行研究。
“除了听觉，我们还有许多不同的机械感觉，例如触摸，血压感觉和某些类型的疼痛，” Corey补充说。“我们比其他人更了解分子的细节，这一知识可以帮助我们探究其他机械感官的运作方式。”
