Раскрыт механизм действия мутации D572N гена TMC1, вызывающей глухоту

Новый метод анализа белок-белковых взаимодействий продемонстрировал, что вызывающая глухоту мутация D572N в гене белка TMC1 нарушает его связывание с другим белком волосковых клеток улитки внутреннего уха — LHFPL5. Это, в свою очередь, влияет на стабилизацию и экспрессию TMC1.

Credit:

Monika Wisniewska | 123rf.com

Ученые из Гонконгского университета науки и технологий вместе с коллегами исследовали мутацию D572N в гене, кодирующем трансмембранный каналоподобный белок 1 (TMC1). Эта семидоминантная мутация вызывает глухоту у людей. В улитке внутреннего уха находятся рецепторные волосковые клетки, преобразующие колебания жидкости внутри улитки, вызванные звуком, в нервный импульс. Колебание нитей волосковых клеток открывает механочувствительные ионные каналы, при этом возникает ток трансдукции, который меняет мембранный потенциал клетки. Белки TMC1 и LHFPL5 — важнейшие компоненты механотрансдукционного комплекса волосковых клеток.

Авторы статьи, опубликованной в PNAS, исследовали взаимодействия между TMC1 и LHFPL5 с помощью нескольких подходов, включая метод, который они недавно разработали, — SiMPull на агарозных микрогранулах с использованием меченных флуорофором антител. Этот метод лучше подходит для изучения белок-белковых взаимодействий в редких клетках, таких как сенсорные волосковые клетки или опухолевые клетки, циркулирующие в крови, чем обычная коиммунопреципитация с вестерн-блоттингом. Однако иммунопреципитацию и дрожжевой двугибридный анализавторы также использовали.

В результате авторы работы продемонстрировали, что белок LHFPL5 взаимодействует с TMC1 и стабилизирует его in vitro, в гетерологичных системах экспрессии генов. При этом мутация D572N/H в TMC1, вызывающие глухоту, нарушают взаимодействие и стабилизацию. Кроме того, мутация глухоты D572N снизила экспрессию TMC1 на 50%. С помощью SiMPull на агарозных микрогранулах и других методов исследователи подтвердили, что это взаимодействие и стабилизация TMC1 происходят также in vivo — в волосковых клетках мышей, а мутация D569N (у мышей она соответствует человеческой D572N) это взаимодействие нарушает.

Ранее было известно, что нокаут LHFPL5 уменьшает содержание TMC1 в волосковых клетках мышей. В новой работе отсутствие LHFPL5 в гетерологичной системе экспрессии также снижало на 77% содержание TMC1, а в волосковых клетках мышей с нокаутом LHFPL5 оно снизилось на 56%. Но теперь исследователи получили информацию о механическом взаимодействии между белками, а не только о функциональной связи между ними. Таким образом, открытие авторов статьи дополняют существующие представления о физической организации комплекса механотрансдукции, которые обеспечивает слуховую рецепцию, и о роли, которую играют мутации.

Авторы отмечают, что С-концевая половина LHFPL5, которая взаимодействовала с TMC, содержит несколько мутаций глухоты. Но все они являются рецессивными, а не доминантными и нарушают синтез и миграцию LHFPL5, а не его связывание с TMC1.

Таким образом, установлено, что мутация D572N в человеческом гене TMC1 вызывает глухоту, нарушая белок-белковое взаимодействие TMC1 и LHFPL5, взаимную стабилизацию этих белков и экспрессию гена TMC1. Авторы надеются, что метод SiMPull на микрогранулах, сыгравший важную роль в этом исследовании, значительно облегчит изучение взаимодействий белков механотрансдукционного комплекса и в дальнейшем.

Источник

Xiaojie Yu, et al. // Deafness mutation D572N of TMC1 destabilizes TMC1 expression by disrupting LHFPL5 binding// PNAS (2020); DOI: 10.1073/pnas.2011147117

Добавить в избранное

Вам будет интересно