Два нейробиолога Джона Хопкинса открыли "молекулярные тормоза" в этот раз образование важных клеток в улитках внутреннего уха мышей. Эти "волосковые клетки" преобразовывать звуковые волны в электрические сигналы, которые передаются в мозг и интерпретируются как звуки. Если расположение клеток нарушено, нарушается слух.
Резюме исследования будет опубликовано в The Journal of Neuroscience в сентябре. 16.
"Белки Hey1 и Hey2 действуют как тормоза, предотвращая образование волосковых клеток, пока не придет время," говорит Анжелика Дёцльхофер, доктор философии.D., доцент нейробиологии. "Без них волосковые клетки оказываются дезорганизованными и дисфункциональными."
Улитка представляет собой спиралевидную, заполненную жидкостью структуру, окаймленную гибкой мембраной, которая вибрирует при попадании на нее звуковых волн. Эта вибрация передается через жидкость в улитке и воспринимается специализированными волосковыми клетками, выстилающими ткань четырьмя точными рядами. Их название происходит от волосовидных выступов клеток, которые обнаруживают движение жидкости улитки и создают электрические сигналы, которые передают звук в мозг.
Во время разработки, "родительские клетки" внутри улитки постепенно дифференцируются в волосковые клетки в точной последовательности, начиная с клеток у основания улитки и продвигаясь к ее верхушке. Сигнальный белок Sonic Hedgehog, как известно, высвобождается соседними нервными клетками в зависимости от времени и пространства, что соответствует структуре дифференцировки волосковых клеток. Но механизм действия Sonic Hedgehog был неясен.
Децльхофер и доктор наук Ана Бенито Гонсалес вывели мышей, у которых в клетках внутреннего уха отсутствовали Hey1 и Hey2, два гена, которые, как известно, активны в родительских клетках, но отключены в волосковых клетках. Они обнаружили, что без этих генов клетки генерировались слишком рано и имели аномальный узор: рядов волосковых клеток было либо слишком много, либо слишком мало, а их волосовидные выступы часто деформировались и указывали в неправильном направлении.
"Хотя эти мыши не прожили достаточно долго, чтобы мы могли проверить их слух, из других исследований мы знаем, что у мышей с неорганизованным строением волосковых клеток есть серьезные проблемы со слухом," говорит Doetzlhofer.
Дальнейшие эксперименты продемонстрировали роль Sonic Hedgehog в регуляции двух ключевых генов.
"Hey1 и Hey2 не дают родительским клеткам превращаться в волосковые клетки, пока не придет время," объясняет Дёцльхофер. "Sonic Hedgehog применяет эти «тормоза», а затем медленно сбрасывает давление на них по мере развития улитки. Если тормоза перестают работать, волосковые клетки образуются слишком рано и в конечном итоге смещаются."
Она добавляет, что Sonic Hedgehog, Hey1 и Hey2 обнаружены во многих других типах родительских клеток по всей развивающейся нервной системе и могут играть аналогичные роли в определении времени генерации других типов клеток.