支持细胞微管发育障碍参与GJB2基因缺失致聋的机制研究与干预

GJB2 gene mutation is one of the most common causes for nonsyndromic hereditary deafness. In previous studies, we have successfully established different conditional GJB2 gene null mouse models and observed microtubule deformity in supporting cell. In this study,we proposed to investigete the microtubule plus end tracking proteins EB2 regulated by MicroRNA-204(miR-204) cummunication disorder between supporting cell of GJB2 gene null mice and the microtubule modulation regulated by miR-204 and EB2. By rebuilting the gap junction and the mircotubule stucture, we hope to rebuilt the natural architecture of organ of Corti and rescue the deafness caused by GJB2 deletion.

GJB2基因突变是先天性非综合征型耳聋的最常见原因。在前期研究中，我们成功建立了不同的条件诱导性GJB2基因敲除的小鼠模型，并发现早期敲除GJB2基因造成耳蜗支持细胞微管发育异常和Corti发育畸形。本课题拟通过上述GJB2基因敲除小鼠模型，研究耳蜗支持细胞间miRNA-204在缝隙连接中传递异常介导的微管正端追踪蛋白EB2异常表达，进一步探索miRNA-204与EB2对支持细胞微管发育的调控机制。在深入探索miRNA-204与EB2对微管的调控机制的基础上，拟通过双向重建支持细胞间缝隙连接通道与逆转微管发育异常的方法，达到治疗GJB2基因突变引起的耳聋的目的。

GJB2基因突变是最常见的导致遗传性耳聋的原因之一。本课题组的前期研究发现，在小鼠出生后早期敲除内耳的Gjb2基因可以导致Corti器发育障碍。本项目主要围绕Gjb2基因敲除导致Corti器发育障碍的病理和分子机制这一方向进行了深入的探索。1）通过建立和对比不同时间Gjb2基因敲除的小鼠模型，我们发现只有在出生后早期（P0，出生后第0天）敲除内耳的Gjb2基因会导致柱细胞发育障碍、Deiter细胞指突发育异常和小鼠耳聋；而在出生后中晚期（P8）敲除Gjb2基因不会导致上述变化。在P0敲除组中，柱细胞内乙酰化-tubulin下降是导致其体内微管密度和长度的下降的分子基础；而微管的形成和发育异常是导致柱细胞发育障碍的病理基础；柱细胞发育障碍可能是导致Corti器发育障碍和Gjb2基因相关性耳聋的主要原因之一。2）我们发现EB1蛋白是调节柱细胞内微管的关键分子之一，在Gjb2基因敲除小鼠柱细胞中EB1蛋白的表达明显下降。在体外神经元细胞中下调EB1蛋白会导致乙酰化-tubulin表达下降并伴有微管减少。3）我们建立不同程度敲除Gjb2基因的小鼠模型，发现Gjb2基因编码的缝隙连接蛋白26的表达量与柱细胞的发育程度呈正相关，Gjb2基因主要是通过影响柱细胞内微管的密度和长度来调控柱细胞的发育。上述研究结果揭示了支持细胞微管发育障碍是Gjb2基因敲除导致小鼠Corti发育障碍和耳聋的原因之一。同时，进一步明确了EB1蛋白具有调控支持细胞内微管数量和微管乙酰化的能力。为今后基于重建支持细胞内微管的超微结构提供了理论基础。