La proteina chiave per interpretare i suoni

Si chiama TMHS ed ha un ruolo cruciale nella trasformazione dei suoni in impulsi nervosi dentro una specifica struttura dell’orecchio interno. La sua scoperta rappresenta un importante punto di partenza per una futura terapia delle alterazioni genetiche alla base di alcune forme di sordità.

È una proteina a permettere la conversione delle onde sonore in impulsi elettrici nell’orecchio interno: l’hanno scoperta i ricercatori dello Scripps Rwesearch Institute (TSRI) di La Jolla, in California, guidati da Ulrich Mueller, che l’hanno battezzata TMHS, e raccontano il loro studio in un articolo apparso sulla rivista “Cell”. 

Il risultato è frutto di decenni di ricerche sugli specifici canali di trasduzione meccanica che permettono la percezione delle onde sonore e getta anche un ponte verso futuri studi nel campo della terapia genica per ristabilire l’udito in particolari casi di sordità.

La trasduzione meccanica, o “meccanotrasduzione”, è rimasta sostanzialmente invariata nel corso dell’evoluzione – come dimostrano i resti fossili di dinosauri risalenti a 120 milioni di anni fa – e consiste sia   nella parte finale dei meccanismi che coinvolgono l’orecchio medio, in cui le vibrazioni del timpano vengono trasmesse alla coclea tramite il martello, l’incudine e la staffa, sia nella trasmissione, nell’orecchio interno, dell’impulso elettrico verso il cervello.

Al centro di questo flusso di stimoli fisici c’è un complesso sistema di cellule all’interno della camera media della coclea, dette cellule ciliate, che convertono l’energia meccanica in segnali elettrici. Ciascuna di esse possiede un centinaio di stereocilia che ne ricoprono l’estremità superiore. L’innesco del segnale elettrico è comandato dall’apertura di canali ionici, a sua volta monitorata da neuroni che circondano le cellule ciliate: quando questi neuroni superano un certo livello di stimolazione, parte un segnale verso la corteccia uditiva del cervello.

Proprio per la complessità della percezione uditiva, i fattori che possono condizionarne la normale funzionalità sono numerosi. Alle cellule ciliate, che si sviluppano prima della nascita e non aumentano più durante la vita, possono essere associate molte forme di sordità, dovute a un deficit di trasduzione del segnale.

Nel corso degli anni, il gruppo di Mueller è riuscito a identificare decine di geni coinvolti nella perdita dell’udito, grazie a studi sia nell’essere umano sia nei topi, che hanno un apparato uditivo molto simile a quello umano. Finora tuttavia il complesso mosaico dei meccanismi dell’udito non era completo. La scoperta della TMHS ha consentito di aggiungere un tassello cruciale, dal momento che questa molecola è coinvolta in un complesso che si trova nei filamenti di collegamento che vincolano mutuamente le cilia consentendo loro un movimento coordinato.

Ma l’elemento di grande rilevanza della scoperta è che le TMHS non hanno solo un ruolo strutturale: la proteina riceve fisicamente la forza dell’onda sonora e la trasduce in impulsi elettrici regolando l’attività dei canali ionici. In particolare, Mueller e colleghi hanno scoperto che una subunità del canale ionico si lega direttamente ai filamenti di collegamento. La TMHS, infine, rappresenta un passaggio cruciale per l’udito: quando la proteina è mancante, le cellule ciliate perdono la loro capacità di produrre i segnali elettrici, come dimostrato in laboratorio con tecniche che simulano in vitro la funzione delle cellule viventi.