단백질 발견은 새로운 청력 손실 치료로 이어질 수 있습니다
생쥐를 대상으로 한 새로운 유전 연구에서 내이에서 음파를 포착하는 유모 세포의 발달을 조직하는 데 도움이되는 두 가지 단백질이 확인되었습니다.
메릴랜드 주 볼티모어에있는 존스 홉킨스 의과 대학의 연구원들은 그들의 발견이 손상된 모세포에서 발생하는 청력 손실을 되 돌리는 열쇠를 쥐고 있다고 믿습니다.
저널의 최근 논문 eLife 조사에 대한 완전한 설명을 제공합니다.
Johns Hopkins의 신경 과학 부교수 인 Angelika Doetzlhofer 박사는“우리 분야의 과학자들은 소리를 감지하고 전달하는 유모 세포의 형성을 유발하는 분자 신호를 오랫동안 찾고있었습니다.”라고 말합니다.
"이 유모 세포는 청력 손실의 주요 요인이며, 어떻게 발달하는지 더 많이 알면 손상된 유모 세포를 대체하는 방법을 찾는 데 도움이됩니다."라고 그녀는 덧붙입니다.
포유류에서 청각 능력은 소리를 감지하는 두 가지 유형의 세포, 내부 및 외부 유모 세포에 의존합니다.
두 가지 유형의 유모 세포는 내이의 나선형 구멍 인 달팽이관 내부에 있습니다. 유모 세포는 세 줄의 외부 세포와 한 줄의 내부 세포로 구성된 뚜렷한 패턴을 형성합니다.
세포는 껍질과 같은 구조를 따라 내려가는 음파를 감지하여 정보를 뇌로 전달합니다.
유모 세포의 발달 및 손실
유모 세포와이를 뇌에 연결하는 신경 문제는 청력 손실의 90 % 이상을 담당합니다.
대부분의 포유류와 새는 손실되거나 손상된 유모 세포를 자동으로 대체 할 수있는 능력이 있지만 인간에게는 이런 일이 일어나지 않습니다. 일단 우리가 유모 세포를 잃으면 청력 손실은 돌이킬 수없는 것처럼 보입니다.
배아 발달 과정에서 달팽이관에서 유모 세포를 생성하는 것은 정확한시기와 위치를 포함하는 고도로 조직화되고 복잡한 과정입니다.
이 과정은 외부 달팽이관의 미성숙 세포가 완전히 형성된 유모 세포로 변형 될 때 시작됩니다.
외부 달팽이관에서 질서있는 변형은 나선형의 내부 내벽을 따라 파동처럼 진행되어 가장 안쪽 영역에 도달합니다.
과학자들은 유모 세포 형성에 대해 많은 것을 밝혀 냈지만 "정밀한 세포 패턴 화"를 제어하는 분자 신호는 불분명 한 상태로 남아 있습니다.
신호는 "청각 감각 차별화를 촉진하고 등급 화 된 패턴을 지시하기 위해"프로세스의 올바른 부분이 올바른 시간에 발생하도록 어떻게 만드는가?
신호 전달 단백질 및 기울기
질문에 답하기 위해 Doetzlhofer와 동료들은 생쥐 배아의 달팽이관 발달을 연구했습니다. 그들은 발달중인 달팽이관에서 유모 세포 형성에 역할을하는 신호 전달 단백질을 조사했습니다.
연구자들이 조사한 두 가지 단백질은 Activin A와 follistatin입니다.
그들은 달팽이관 나선 내부를 따라 전구 세포가 성숙한 유모 세포로 변형되는 동안 두 단백질의 수준이 어떻게 변하는 지 보았습니다.
단백질 수준은 발달 패턴의시기와 위치에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다.
Activin A 수준은 미성숙 세포가 유모 세포로 발달하기 시작했을 때 달팽이관의 가장 바깥 쪽 부분에서 낮았고, 미성숙 세포가 아직 변형되기 시작하지 않은 나선의 가장 안쪽 부분에서 높았습니다.
저자는 신호 기울기와 같은 고-저 단백질 수준 변화를 언급합니다.
“신호 기울기는 배아 발달 과정에서 성장과 분화를 제어하는 데 근본적인 역할을합니다.”라고 그들은 지적합니다.
두 단백질은 '반대 방식으로 작동'합니다.
Activin A 신호 기울기가 한 방향으로 이동하여 안쪽으로 이동하는 동안, 폴리 스타틴 신호 기울기는 다른 방향으로 이동했습니다. 마치 파도가 바깥쪽으로 이동하는 것처럼 말입니다.
“자연에서 우리는 Activin A와 폴리 스타틴이 세포를 조절하는 반대 방식으로 작용한다는 것을 알고있었습니다.”라고 Doetzlhofer는 설명합니다.
이러한 발견은 두 단백질이 서로 균형을 이루어 달팽이관 나선을 따라 유모 세포의 정확하고 섬세한 발달을 제어한다는 것을 시사하는 것 같습니다.
정상 마우스와 유전자 조작 마우스를 모두 사용한 추가 조사는이 개념을 확인했습니다.
정상 마우스의 달팽이관에서 액 티빈 A를 증가 시키면 모세포가 너무 빨리 성숙해졌습니다.
반대로, 너무 많은 폴리 스타틴을 생산하거나 액 티빈 A를 전혀 생산하지 않는 유전자 조작 마우스에서는 유모 세포가 너무 늦게 형성되었습니다. 그 결과 달팽이관 나선 내부의 유모 세포 패턴이 무질서 해졌습니다.
"Activin A와 follistatin의 작용은 발달 과정에서 매우 정확하게 시간이 맞춰 져서 어떤 장애도 달팽이관의 조직에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer는이 발견이 유모 세포의 손실로 인해 손상되는 청력 회복을위한 새로운 치료법으로 이어질 수 있다고 제안합니다.
