一组独特的蛋白质恢复了斑马鱼的听力

美国国立卫生研究院的研究人员发现了一种特殊的蛋白质网络，这是通过细胞再生恢复斑马鱼听力所必需的。这项由美国国家人类基因组研究所(NHGRI)的研究人员领导的研究，可能会为人类听力损失治疗的发展提供信息。的发现发表于细胞基因组学．

虽然人类的毛细胞损失不能被替代，但包括斑马鱼在内的许多动物都可以通过毛细胞的再生来恢复损伤后的听力。斑马鱼毛细胞的再生特性促使研究人员利用这种动物来了解再生的一些基本特性。

大约3750万美国人受到听力损失的影响，大多数病例来自内耳中被称为“毛细胞”的听力受体的损失。当声音进入我们的耳朵时，从这些微小的毛细胞中伸出的刚毛会移动和弯曲，导致电信号通过神经传送到我们的大脑，使我们能够处理声音。

人类和斑马鱼在视觉上有很大的不同，但在基因组水平上，他们共享了70%以上的基因。这种基因组相似性为研究人员在将研究结果应用于人类之前了解斑马鱼细胞再生的生物学提供了可能。

Erin Jimenez博士是国家人类基因组研究所(NHGRI)转化与功能基因组学分支高级研究员Shawn Burgess实验室的博士后，她与国家医学图书馆国家生物技术信息中心的Ivan Ovcharenko博士和Wei Song博士合作开展了这项研究。

“人类和其他哺乳动物出生时就有一定数量的毛细胞，这些细胞会随着年龄增长和创伤慢慢流失。然而，有些动物，如斑马鱼，可以在受伤后再生毛细胞并恢复听力。”“这些动物如何以及为什么会发生再生，仍然是许多科学家想要解开的谜团。”

通过基因组技术和基于计算的机器学习的结合，Jimenez和她的合作者发现，斑马鱼的毛细胞再生依赖于一个蛋白质网络，可以开关基因，被称为转录因子。为了正确识别哪些转录因子在起作用，研究人员首先必须查看斑马鱼基因组中的增强子序列。

如果转录因子被认为是汽车启动和关闭的钥匙，增强子序列就是汽车的点火开关。这两个部分需要相互作用才能使汽车运行，就像转录因子需要结合到特定的增强子序列来表达基因一样。

研究人员使用新的基因组技术，称为单细胞RNA测序和单细胞检测转座酶可达染色质，使用测序来识别增强子序列及其相应的转录因子，这些增强子序列在毛细胞再生中起作用。

Jimenez说:“我们的研究确定了两个转录因子家族，它们共同激活斑马鱼的毛细胞再生，称为Sox和Six转录因子。”

首先，Sox转录因子启动周围细胞的再生反应，称为支持细胞。接下来，Sox和六种转录因子合作将这些支持细胞转化为毛细胞。

当斑马鱼的毛细胞死亡时，附近的支持细胞开始复制。这些支持细胞就像干细胞一样，因为它们有能力变成其他类型的细胞。研究人员已经确定了一些将支持细胞转化为毛细胞的因素，但尚不清楚的是编码这些因素的基因如何以及在哪里启动，并与其他未知因素协调。

“我们已经确定了一种独特的转录因子组合，可以触发斑马鱼的再生。从长远来看，这组斑马鱼转录因子可能成为一种生物靶点，可能会导致治疗人类听力损失的新疗法的发展，”Jimenez说。

参考:李志强，李志强，李志强，等。Sox和六种转录因子的调控网络在成年斑马鱼听力再生过程中启动细胞命运转化。细胞染色体组．2022; 2(9): 100170。doi:10.1016 / j.xgen.2022.100170

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