科学家确定一个独特的恢复听力的蛋白质网络

美国国立卫生研究院的研究人员已经确定了一个特殊的蛋白质网络，该网络对于细胞再生以恢复斑马鱼的听力是必要的。美国国家人类基因组研究所（NHGRI）的研究人员领导了这项研究，这可能有助于创建人类听力损失的治疗方法。该研究结果最近发表在《细胞基因组学》杂志上。

许多动物，如斑马鱼，在受伤后可以通过毛细胞的再生来恢复听力，然而，人类的毛细胞损失是无法恢复的。斑马鱼毛细胞的再生特性激发了研究人员利用这一物种来更好地了解再生的某些基本特性。

大约3750万美国人患有听力损失，其中大多数情况是由内耳中被称为“毛细胞”的听觉感受器的损失造成的。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入我们的大脑，使我们能够处理声音。

尽管人类和斑马鱼有相当不同的外观，但在基因组水平上有超过70%的相同基因。这种基因组的相似性使研究人员能够在将他们的结果转化为人类之前更好地了解斑马鱼的细胞再生生物学。

NHGRI转化和功能基因组学分部的高级调查员Shawn Burgess博士实验室的博士后Erin Jimenez博士与国家医学图书馆国家生物技术信息中心的研究人员Ivan Ovcharenko博士和Wei Song博士合作领导了这项研究。

“人类和其他哺乳动物出生时就有一定数量的毛细胞，这些毛细胞会因衰老和创伤而慢慢丧失。然而一些动物，如斑马鱼，可以在受伤后再生毛细胞并恢复听力，” Burgess说。“这些动物的再生如何以及为什么会发生，仍然是一个谜，许多科学家都想解开这个谜团。”

利用基因组技术和基于计算的机器学习的组合，Jimenez和她的合作者发现斑马鱼的毛细胞再生依赖于一个可以开启和关闭基因的蛋白质网络，即转录因子。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像开启和关闭汽车的钥匙，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，就像转录因子需要与特定的增强子序列结合才能表达一个基因。

研究人员使用称为单细胞RNA测序的新基因组技术和使用测序的转座酶可接触染色质的单细胞检测来确定在毛细胞再生中发挥作用的增强子序列及其相应的转录因子。

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

首先，Sox转录因子在周围的细胞中启动了再生反应，这些细胞被称为支持细胞。接下来，Sox和Six转录因子合作，将这些支持细胞变成毛细胞。

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，因为它们有能力成为其他类型的细胞。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，但不了解的是编码这些因素的基因如何以及在哪里开启，并与其他未知因素协调。

“我们已经确定了触发斑马鱼再生的转录因子的独特组合。”Jimenez说：“再往下看，这组斑马鱼的转录因子可能会成为一个生物目标，可能会导致开发新的疗法来治疗人类的听力损失。”