Ген кодирует белок в волосковых клетках — клетках, принимающих звук внутри уха. Мутации в гене могут вызвать глухоту у человека. Помимо ушей, у рыбок данио есть волосковые клетки по всему телу, которые чувствуют течение воды.
Волосковые клетки на поверхности тела рыбок данио смотрят в разные стороны, чтобы чувствовать воду, движущуюся вокруг них. Но новое исследование показало, что волосковые клетки, обращенные в разные стороны, не идентичны, как считалось ранее — каждая из них использует ген глухоты немного по-разному.«Мы обнаружили, что обнаружение потока воды с передней стороны рыбы больше зависит от гена рыбок данио tmc2b, чем от потока воды со спины рыбы», — сказал Брайан Макдермотт-младший, доктор философии, доцент кафедры отоларингологии в Школе западного резервного университета Кейса. Медицина и университетские больницы Медицинский центр Кливленда. «Вода, текущая спереди рыбы, сопровождает плавание вперед, поэтому это обычное дело.
Но вода, текущая сзади, может означать, что хищник преследует ее. Поэтому данио используют разные молекулярные механизмы, чтобы различать направление потока воды».Макдермотт и Рубен Степанян, доктор философии, доцент кафедры отоларингологии медицинского факультета Университета Кейс Вестерн Резерв, опубликовали результаты исследований в журнале Nature Communications.
Исследование посвящено механотрансдукции — тому, как волосковые клетки воспринимают механические звуковые волны или, в данном случае, волны воды, и преобразуют их в сигналы мозга. Команда Макдермотта обнаружила, что волосковые клетки на коже рыбок данио используют разные гены механотрансдукции, такие как tmc2b, в зависимости от их ориентации. «Не все волосковые клетки одинаковы.
Они различаются в зависимости от направления, в котором они обращены, и это ключ к определению направления потока воды», — сказал Макдермотт. Исследование идентифицирует tmc2b как центральную часть механотрансдукции. Ген необходим волосковым клеткам для передачи сигналов в мозг, что может объяснить его роль в генетической глухоте. «Наши открытия напрямую связаны с человеческим слухом», — сказал Макдермотт. «Мы изучили ген рыбок данио, который аналогичен человеческому гену, вызывающему глухоту, и здесь мы показываем, что дефект находится в процессе механотрансдукции».Исследователи использовали свои открытия для создания «механосенсорной карты» волосковых клеток рыбок данио.
Карта показывает, как расположение и ориентация волосковой клетки связаны с ее способностью ощущать движение воды. Это также показывает, как разные волосковые клетки требуют или могут функционировать независимо от гена глухоты tmc2b.
Карта может послужить источником информации для будущих исследований, связанных с механотрансдукцией волосковых клеток человека и причинами генетической глухоты.По словам Макдермотта, «волосковые клетки рыбок данио особенно доступны для экспериментов, в отличие от волосковых клеток уха млекопитающих, поэтому они предлагают особое преимущество. Вы можете изучать развитие и функционирование интактных волосковых клеток на более высоком уровне у рыб, чем клетки волосков. ухо млекопитающих ".
Различия в волосковых клетках помогают рыбам улавливать характер потока воды, а также могут помочь людям улавливать разные звуки. «У млекопитающих волосковые клетки — это сенсорные клетки уха», — сказал Макдермотт. «Наши результаты показывают, что у млекопитающих, включая человека, могут быть молекулярные различия между волосковыми клетками, которые позволяют нам слышать чудесный диапазон звуков, которые нам нравятся».