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▲斗争强教授和团队学生
听觉不仅与人们的日常生活密切相关，也是科学领域的重要研究问题之一。 亚里士多德定义的五种感觉中，以嗅觉、味觉、视觉、触觉为媒介的受体基因已经确定，两位美国科学家也发现了气味受体和嗅觉系统的组织方式，获得了2004年的诺贝尔生理学医学奖。 但是，负责听觉传递的离子通道是人类声音感觉的核心，由哪个基因编码，一直是个谜。
针对这个问题，复旦大学生命科学学院教授的斗争强队与生命科学学院教授服部素的队伍东京大学教授的湿木理队伍合作，最终确认TCM1/2是耳蜗毛细胞中真正的听觉传导离子通道，解决了已经困扰听觉领域的约40年的问题。 11月21日，相关研究成果以“TMC1和TMC2是对钻孔机械力敏感的离子通道”( TMC1and TMC2proteins1are pore-formingsubunitsof2mechanosensitivechannel )为题，称为“神经元”
另辟蹊径，探听传导离子通道
科学家探索长耳蜗毛细胞中的听觉传导离子通道到底在哪里是神圣的，用研究结果作出了答案。
阎致强介绍，汽车故障可能导致燃料短缺、方向盘故障、轮胎爆胎等多种原因，听觉传导途径也有很多候选基因，可能影响听觉传导。 其中包括TMC1和TMC2基因。 TMC1和TMC2是最早被聋人发现的毛细胞机械电流传导所必需的蛋白质，位于发生机械传导的静纤毛( stereocilia )前端，在毛细胞中表达。 以前的研究阐述了用遗传学方法编码跨膜蛋白的TMC1和TMC2基因对小鼠听力的重要性。
“此前的研究表明，当TMC1突变时，小鼠机械敏感电流的特性会发生变化。 但是，TMC1和TMC2蛋白质是否为离子通道，另外TMC1和TMC2是否为机械力的栅极还不清楚" "离子通道是各种无机离子跨膜被被动输送的路径，该被动输送为顺离子浓度梯度，从高向低流动 什么时候开门？开门放什么物质？这是门的两个特性。 ’他说
小组在研究过程中发现，TMC蛋白在培养细胞中表达时，不易被转运至细胞膜，电生理特征难以正常记录。 为了克服这一技术难题，小组探索了新的方法，重组了纯化的TMC1和TMC2蛋白质，探讨了TMC蛋白质是否可靠地作为离子通道发挥作用。
简单来说，脂质体重组是我们用人工方法制作的“细胞”，与细胞具有相同的双层膜结构，但与真正的细胞不同，因此被称为脂质体重组。”阎强说。
为了进行体外重建，小组采用正交筛选，采用荧光检测进行体阻色谱热稳定性检测( fluorescence-detectionsize-exclusionchromatography-basedthermostabilityassas ) 其中，来源于绿海龟( Chelonia mydas )的TMC1(CmTMC1)和来源于泰锂( Melopsittacus undulates )的TMC2(MuTMC2)可在昆虫细胞中高纯度表达。
“基因表达是将基因遗传信息合成功能性基因产物的过程，主要包括转录、翻译等过程”阎强说，这就像种麦子，在不同的田间种麦子，产量高，产量低，或者不能生育。 “基因表达是相似的道理，也有高表达、低表达、非表达的情况。 做实验时，希望表达量高，纯度好，种麦时产量也高。
随后的脂质体重组实验表明，小组发现TMC蛋白质确实具有离子通道活性，施加电压后蛋白质通道自发打开，产生电流。 使用高速压力钳( high-speed pressure clamp，HSPC )重组CmTMC1和MuTMC2通道，两者均可直接响应机械力，可见响应电流强度和单通道开路概率随施加压力的增加而增加。 另一方面，基于引起小鼠听觉障碍的Tmc1突变蛋白，构建了一些保守氨基酸突变的CmTMC1点突变蛋白。 体外脂质体重建和功能性实验表明，这些突变体蛋白具有离子通道活性缺陷或机械响应缺陷。
小组的研究集中在CmTMC1和MuTMC2上，它与小鼠的TMC1和TMC2蛋白质具有高度演化的保守性。 “也就是说，在CmTMC1和MuTMC2中发现的研究结果基本上适用于小鼠的TMC1和TMC2蛋白质。 在这方面，老鼠与人类非常相似。 这表明，即使是哺乳动物，TMC1/2也很可能是离子通道，对机械力也有反应。 另外，TCM1/2与人的听力障碍密切相关”。
▲斗争强教授
解谜，解决绞尽听觉领域颈部的问题
“对听觉的理解，最终理解听觉是如何传递，也就是声音是如何传递电信号，始终是听觉领域最核心的问题，但是40年来这个问题还没有解决，可以说是勒颈问题”阎强表示，“只要解决了勒颈问题，下一次研究就会屏住呼吸
人类感知声音是从内耳的柯蒂斯器( Corti organ )开始的。 柯蒂斯含有16000多个毛细胞，认为将声音从机械信号转换为电信号的机械传递路径位于毛细胞上呈阶梯状排列的毛细胞束( hair cell bundle )。 大约40年前，COREY和HUDSPETH记录了听觉毛细胞的听觉传导电流，但经过多年的研究，负责听觉传导的分子尚未确定，听觉领域的研究已成为亟待解决的重要问题。
以嗅觉、味觉、视觉、触觉为媒介的受体基因已经确定，但听觉领域尚未明确听觉传导的核心问题。 怀着探索未知、解谜的决心，小组于2017年开始研究，通过脂质体重组等方法最终揭示了听觉传导的离子通道，解开了5种感觉受体的最后谜团。
“通过研究听觉传导的离子通道，可以进一步探讨医学治疗听觉障碍的机制，累计治疗病例也有助于发现新的突变。 实验室和临床相互促进。 阎致强表示，在进行基础科学研究的同时，小组也将在新生儿听力遗传缺陷机制研究及其预防、诊断和治疗方向上作出努力。
复旦大学生命科学学院教授的斗争强化构想课题，设计实验，指导该研究，是本研究的共同通信作者和主要负责人( lead contact )。 复旦大学生命科学学院的服部素之教授和东京大学的淋巴木理教授是本论文的共同通信作者。 阎致强实验室博士贾岩岩岩、服部素实验室博士赵一梦和湿木理实验室博士Tsukasa Kusakizako是本文的共同首位作者，博士王、潘成芳、张玉韦参与了这一课题的研究。 研究得到了中组部千人计划(青年)、国家基金委员会、国家科技部、上海市教委东洋学者、上海千人、上海市科委启星计划等基金项目、复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室、医学神经生物学国家重点实验室等部门的支持。
作者:姜澎肖暖暖编辑:区军责任编辑:唐温佳
*文汇垄断原稿，转载请注明出处。 双摄影源:复旦大学官方网站
