遗传性耳聋疾病机理

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-10-24] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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2019年10月22日，香港科技大学张明杰课题组发表文章Myosin VII, USH1C, and ANKS4B or USH1G Together Form Condensed Molecular Assembly via Liquid-Liquid Phase Separation，揭示了UTLD形成的可能机理。

遗传性耳聋指的是由于基因和染色体异常所致的耳聋。这种疾病是由父母的遗传物质(包括染色体及位于其中的基因)发生了改变传给后代而引起的耳聋，并且在于孙后代中以一定数量出现。在每1000个新生儿中就有一位患有先天性耳聋，其中60%以上是由遗传因素引起的，遗传性聋的群体发病率已超过27/1000，在所有耳聋病人中，遗传性聋约占50%。遗传性聋分为综合征性遗传性聋及非综合征性遗传性聋两大类。前者指除了耳聋以外，同时存在眼、骨、肾、皮肤等部位的病变，这类耳聋占遗传性聋的30%;后者只出现耳聋的症状，在遗传性聋中占70%。

研究人员在前期的工作中已经阐明了静纤毛UTLD组成蛋白Myosin VIIa，USH1C和USH1G的两两互作机制，受课题组早前关于突触致密区是通过蛋白质相分离机制形成的研究的启发，猜想这三个蛋白质的多价态相互作用模式可能也可以使其通过相分离机制而自发形成聚集体（condensates）。然而尽管经过大量尝试，在体外仍然很难纯化得均一稳定的Myosin VIIa和USH1G全长重组蛋白，因而无法进行体外重组实验。

庆幸的是，同样的研究团队近年来已经发现，与静纤毛形貌极其相似的位于小肠表面的微绒毛，也存在着钙粘蛋白家族形成的tip-link，而其胞内蛋白与静纤毛中高度同源（Myosin VIIb，ANKS4B和USH1C），相互作用模式也高度相似。于是研究人员决定另辟蹊径，首先体外重组包括Myosin VIIb的整个尾部以及USH1C和ANKS4B全长的复合物。实验结果表明，Myosin VIIb、USH1C和ANKS4B这三个蛋白在生理条件下（低蛋白浓度，正常盐浓度和pH值）能自发地通过相分离机制形成蛋白聚集体。并且通过测量聚集体和溶液中各蛋白的浓度发现，在聚集体中，相应蛋白浓缩了超过1500倍。

根据相分离理论，多价态相互作用可引发相分离现象。为了验证这一理论仍适用于本系统，研究人员通过加入竞争者、设计点突变等策略，证明了之前发现的Myosin VIIb、USH1C和ANKS4B这三个蛋白间的两两相互作用对相分离的发生至关重要。

接下来，为了证明静纤毛中Myosin VIIa/USH1C/USH1G采用与微绒毛中Myosin VIIb/USH1C/ANKS4B相同的机制形成蛋白聚集体，研究人员借助细胞生物学手段，分别将两个系统的这三个蛋白共同转染入HeLa细胞进行观察。结果证明，无论是静纤毛中的Myosin VIIa/USH1C/USH1G还是微绒毛中的Myosin VIIb/USH1C/ANKS4B，均能通过相分离形成蛋白聚集体。

最后，由于在尤塞氏综合征病人中已在Myosin VIIa的编码基因上发现了大量的致病点突变，研究人员进一步发现，这些致病点突变都会影响相分离的发生，因此可能会导致UTLD的缺失，从而使得静纤毛排列紊乱。这解释了尤塞氏综合征患者的疾病发生机理，为未来可能的治疗提供前期的积累。