Новое исследование, опубликованное 20 ноября в журнале Neuron, показывает, как мутации в гене Tmie могут вызывать глухоту с рождения. Подчеркнув критический характер своих открытий, исследователи смогли повторно ввести ген у мышей и восстановить процесс, лежащий в основе слуха.
«Это вселяет надежду на то, что мы, в принципе, сможем использовать подходы генной терапии для восстановления функции волосковых клеток и, таким образом, разработать новые варианты лечения потери слуха», — сказал профессор Ульрих Мюллер, старший автор нового исследования, заведующий кафедрой Молекулярная и клеточная нейробиология и директор Центра нейробиологии Дорриса в TSRI.Ответственный за ген
Ухо — это сложная машина, которая преобразует механические звуковые волны в электрические сигналы, которые мозг обрабатывает. Когда звуковая волна попадает в ухо, неровные концы (стереоцилии) волосковых клеток внутреннего уха отодвигаются назад, как травинки, согнутые сильным ветром. Это движение вызывает напряжение в цепочках белков (концевых звеньях), соединяющих стереоцилии, которые посылают сигнал в мозг через ионные каналы, проходящие через кончики пучков волосковых клеток.Этот процесс преобразования механической силы в электрическую активность, называемый механотрансдукцией, до сих пор представляет собой множество загадок.
В этом случае исследователи были в неведении относительно того, как сигналы передавались по связям наконечника к ионным каналам, которые формируют электрические сигналы.Чтобы отследить этот неизвестный компонент, исследователи в новом исследовании создали библиотеку из тысяч генов, способных влиять на механотрансдукцию.Команда провела шесть месяцев, проверяя гены, чтобы увидеть, взаимодействуют ли белки, производимые генами, с белками концевых звеньев.
В конце концов, команда обнаружила ген Tmie, белок которого, TMIE, взаимодействует с белками концевых звеньев и соединяет концевые звенья с частью оборудования рядом с ионным каналом.Путь к новым методам лечения
Это открытие дает ответ на давний вопрос нейробиологии. Ученые давно знали, что мутации в гене Tmie могут вызывать глухоту, но не знали, как именно.Как только они обнаружили, что TMIE играет роль моста между концевыми звеньями и ионными каналами, исследователи вывели популяцию «нокаутных мышей», у которых отсутствовал этот ген.
Они исследовали волосковые клетки мышей с помощью электрофизиологических методов и обнаружили, что без TMIE после стимуляции в волосковых клетках не может быть вызван электрический сигнал.«Ток механотрансдукции пропал; мышь полностью глуха», — объяснил Бо Чжао, научный сотрудник лаборатории Мюллера и первый автор новой статьи.
Во втором эксперименте исследователи повторно познакомили Тми с мышами, которые были глухими с рождения, и обнаружили, что электрические сигналы были восстановлены.Мюллер сказал, что следующая задача — выяснить, как отдельные компоненты сложной системы механотрансдукции образуются в волосковых клетках. «Мы также хотели бы понять биофизические принципы, с помощью которых эти белки преобразуют механические сигналы в электрические», — сказал он.