Critical role of spectrin in hearing development and deafness
发布人:许峰  发布时间:2019-04-12   浏览次数:215

2019417日,Science子刊Science Advances (影响因子11.511)发表了 “发育与疾病相关基因”教育部重点实验室(参加单位)名为“Critical role of spectrin in hearing development and deafness”的文章。我院柴人杰教授实验室的博士生齐洁玉和唐明亮研究员为本文的共同第一作者,柴人杰教授为本文的共同通讯作者。

内耳毛细胞通过静纤毛感受声音信号。静纤毛通过由平行排列的肌动蛋白丝构成的小根稳定在毛细胞表面,并将声音信号转化为电信号。小根在纤毛摆动的过程提供恒定的机械应力。然而,小根附近负责抵抗机械应力的相应分子尚不知晓。我们发现血影蛋白(Spectrin)家族中的αIIβII亚型可能是优秀的候选蛋白。Spectrin广泛存在于各类细胞中。在大多数细胞膜下,αIIβII-spectrin形成的四聚体作为支架蛋白维持骨架蛋白从而达到维持细胞形态的作用。并且已有文献报道,富集表达在毛细胞表皮板区域的αII-spectrinβII-spectrin在毛细胞正常生理活动中发挥重要作用。但是现在并不清楚这些蛋白在毛细胞的组织方式。因此,我们使用超高分辨显微成像技术STED研究了αII-spectrinβII-spectrin在毛细胞中的超微结构。我们发现,αIIβII-spectrin在毛细胞的小根处均形成规则的环状结构,该环状结构在小鼠出生后第14天完全形成。此外,双色超高成像结果显示,每个spectrin环围绕小根分布。因此我们认为spectrin同时在小根的稳定中发挥非常重要的作用。接下来,我们使用Cre-Loxp系统,在毛细胞中特异性敲除βII-spectrin蛋白(Atoh1-Sptbn1-/-)。结果表明,在毛细胞中敲除βII-spectrin蛋白后,小鼠的听力完全丧失,静纤毛极性丧失并发生退化或融合现象,进而导致毛细胞的丢失。最后我们在噪音引起听力损伤的小鼠或老年鼠中发现,αII-spectrinβII-spectrin均受到了不同程度的损伤,说明该结构可能与纤毛的刚性和柔韧性相关,从而影响了小鼠的听力。综上,我们在毛细胞中首次发现了Spectrin蛋白的环状结构,该结构在小鼠听力发育过程中发挥非常重要的作用。


该工作受到中国科学院“器官重建与制造”A类战略性先导科技专项,科技部国家重点研发计划干细胞及转化研究重点专项,科技部青年973项目,军委科技委军事脑科学计划,国家自然科学基金优青项目、面上项目,中组部青年****,霍英东教育基金,全球20强药企德国Boehringer Ingelheim 公司横向项目等的资助。