Ген FMN1 необходим для слуха, показывает исследование

Новое исследование выявило FMN1 как ген, необходимый для слуха как у людей, так и у мышей, раскрыв ранее неизвестную роль формина-1 в поддержании микроскопической архитектуры клеток внутреннего уха. Результаты также указывают на связь между FMN1 и пигментацией через молекулярный комплекс, участвующий в транспортировке меланосом, обеспечивая новое понимание того, как нарушение одного гена может привести как к потере слуха, так и к изменениям пигментации волос и кожи.

Исследование проводили Лара Камаль, Амаль Абурайян, Рони Хан, Шахар Тайбер и Сулейман Гульсунер под руководством Мойена Н. Канаана из Вифлеемского университета, Мери-Клэр Кинг из Университета Вашингтона и Карен Б. Авраам из Тель-Авивского университета. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Открытие началось с расширенной палестинской семьи, в которой несколько детей родились с двусторонней умеренной потерей слуха и светлыми волосами. Геномный анализ выявил, что пораженные дети несли две копии редкого варианта в FMN1, который привел к потере белка формина-1, кодируемого геном FMN1.

Формины — это семейство белков, критически важных для организации цитоскелета, внутреннего структурного каркаса, который придает клеткам форму, механическую стабильность и способность функционировать. Генетические дефекты других белков формина были связаны с неврологическими, почечными, репродуктивными и сердечными расстройствами. Однако до настоящего времени ни одно человеческое заболевание не было связано с генетическим дефектом в FMN1.

Для изучения того, как потеря формина-1 вызывает нарушение слуха, команда изучала модель на мышах без функционального формина-1. Эти мыши были созданы в начале 1990-х годов, но их слух никогда не обследовался. Авторы обнаружили, что эти мыши продемонстрировали потерю слуха, аналогичную той, что наблюдалась в человеческой семье. Модель на мышах затем можно было изучать, чтобы открыть основные клеточные изменения в улитке, органе слуха внутреннего уха.

Детальная микроскопическая визуализация выявила значительную дезорганизацию двух типов вспомогательных клеток в органе Корти, сенсорной структуре, отвечающей за слух. Клетки Дейтерса и клетки-столбы обычно содержат плотно связанные сети микротубул, которые обеспечивают структурную поддержку и способствуют точной механике обработки звука.

У мышей, лишенных формина-1, эти пучки микротубул были нарушены, и вспомогательные клетки потеряли свою высокоорганизованную архитектуру. Аномалии возникли вскоре после рождения и сохранялись с возрастом животных. Структурное нарушение сопровождалось снижением активности слухового нерва и меньшим количеством волокон слухового нерва. Вместе результаты показывают, что потеря формина-1 нарушает механическую целостность органа Корти и препятствует передаче звуковой информации от улитки к мозгу.

Исследование также предлагает возможное объяснение светлых волос, наблюдаемых у пораженных членов семьи. Формин-1 является частью молекулярного комплекса, участвующего в транспортировке меланосом, органелл, содержащих пигмент, которые способствуют цвету волос и кожи. Исследователи предполагают, что потеря слуха и измененная пигментация могут поэтому возникать через различные биологические эффекты одного и того же генетического дефекта.

Открытие добавляет FMN1 к более чем 200 генам, которые, как известно, необходимы для нормального слуха, и расширяет наше понимание механизмов, лежащих в основе наследственной потери слуха. Это открытие предоставляет дополнительные доказательства того, что слух зависит не только от сенсорных волосковых клеток и слуховых нейронов, но и от точной организации вспомогательных клеток для поддержания структуры и механики улитки. По мере того как генная терапия глухоты становится реальностью, выявление основных генетических причин потери слуха стало критически важно для лечения.