2019年4月17日，Science子刊Science Advances (影響因子11.511）發(fā)表了 “發(fā)育與疾病相關(guān)基因”教育部重點實驗室（參加單位）名為“Critical role of spectrin in hearing development and deafness”的文章。我院柴人杰教授實驗室的博士生齊潔玉和唐明亮研究員為本文的共同第一作者，柴人杰教授為本文的共同通訊作者。

內(nèi)耳毛細胞通過靜纖毛感受聲音信號。靜纖毛通過由平行排列的肌動蛋白絲構(gòu)成的小根穩(wěn)定在毛細胞表面，并將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。小根在纖毛擺動的過程提供恒定的機械應(yīng)力。然而，小根附近負責(zé)抵抗機械應(yīng)力的相應(yīng)分子尚不知曉。我們發(fā)現(xiàn)血影蛋白（Spectrin）家族中的αII和βII亞型可能是優(yōu)秀的候選蛋白。Spectrin廣泛存在于各類細胞中。在大多數(shù)細胞膜下，αII和βII-spectrin形成的四聚體作為支架蛋白維持骨架蛋白從而達到維持細胞形態(tài)的作用。并且已有文獻報道，富集表達在毛細胞表皮板區(qū)域的αII-spectrin和βII-spectrin在毛細胞正常生理活動中發(fā)揮重要作用。但是現(xiàn)在并不清楚這些蛋白在毛細胞的組織方式。因此，我們使用超高分辨顯微成像技術(shù)STED研究了αII-spectrin和βII-spectrin在毛細胞中的超微結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)，αII和βII-spectrin在毛細胞的小根處均形成規(guī)則的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)在小鼠出生后第14天完全形成。此外，雙色超高成像結(jié)果顯示，每個spectrin環(huán)圍繞小根分布。因此我們認為spectrin同時在小根的穩(wěn)定中發(fā)揮非常重要的作用。接下來，我們使用Cre-Loxp系統(tǒng)，在毛細胞中特異性敲除βII-spectrin蛋白（Atoh1-Sptbn1^-/-）。結(jié)果表明，在毛細胞中敲除βII-spectrin蛋白后，小鼠的聽力完全喪失，靜纖毛極性喪失并發(fā)生退化或融合現(xiàn)象，進而導(dǎo)致毛細胞的丟失。最后我們在噪音引起聽力損傷的小鼠或老年鼠中發(fā)現(xiàn)，αII-spectrin和βII-spectrin均受到了不同程度的損傷，說明該結(jié)構(gòu)可能與纖毛的剛性和柔韌性相關(guān)，從而影響了小鼠的聽力。綜上，我們在毛細胞中首次發(fā)現(xiàn)了Spectrin蛋白的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在小鼠聽力發(fā)育過程中發(fā)揮非常重要的作用。

該工作受到中國科學(xué)院“器官重建與制造”A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，科技部國家重點研發(fā)計劃干細胞及轉(zhuǎn)化研究重點專項，科技部青年973項目，軍委科技委軍事腦科學(xué)計劃，國家自然科學(xué)基金優(yōu)青項目、面上項目，中組部青年****，霍英東教育基金，全球20強藥企德國Boehringer Ingelheim 公司橫向項目等的資助。