肌动蛋白7a突变导致先天性失聪失明

2011-2-16 15:02 来源: 中国科学院
1623 收藏到BLOG

上海光源用户发现肌动蛋白7a突变如何导致先天性失聪失明

  上海光源用户香港科技大学(科大)生命科学部讲座教授张明杰及他的研究团队2月11日在《科学》(Science 2011, 331, 757)杂志上发表了题为 Structure of MyTH4-FERM Domains in Myosin VIIa Tail Bound to Cargo的论文,该论文研究了肌动蛋白7a的突变如何导致先天性失聪失明。

  根据医学统计数字,听力障碍在新生婴儿中相当普遍——每1,000个新生婴儿中就有几个病例。在失聪或弱听的儿童中,有3%至6%是Usher综合症患者。Usher综合症是一种基因失调的病症,它会导致病人在生命不同阶段蒙受不同程度的听力或视力丧失。

  肌动蛋白7a是一类在细胞体内负责运输的分子,它的功能对于人类听力毛细胞和眼睛的发育尤为重要。肌动蛋白7a的基因变异可以导致严重的失聪和失明,这就是常见于新生婴儿和儿童的Usher综合症。在所有Usher1综合症患者中,约一半是由肌动蛋白7a变异所引起的。

  经过大批量遗传学调查,已发现160余种肌动蛋白7a基因变异会导致失聪。同时,一些能够与肌动蛋白7a相互结合的蛋白的基因突变也会造成Usher综合症。尽管有了这些信息,但是肌动蛋白7a以及其运输物体的变异为何会造成失聪失明,至今还是一个谜团。

  张明杰教授及他的研究团队,利用在上海光源生物大分子晶体学线站BL17U采集的晶体X光衍射数据,成功解析了肌动蛋白7a与Sans(另外一种可导致Usher综合症的蛋白质,其功能主要是充当桥连蛋白,将肌动蛋白7a的运输物体与其链接在一起)蛋白质复合物2.8埃分辨晶体结构。结合核磁共振技术得到的结果,解释了肌动蛋白7a在不同细胞中是如何进行运输,也解释了其在内耳细胞中是如何维持耳毛细胞结构的。

  非常重要的是,肌动蛋白7a与Sans的分子结构直观清晰地解释了在肌动蛋白7a的“装货区域”发现的大量致病突变是如何影响到其正常的运载功能。同时,由于蛋白质结构的相似性,这项发现同样可以用于解释在肌动蛋白15a上发现的许多致病突变造成非综合症型耳聋性遗传病。

利用上海光源生物大分子光束线站(BL17U)采集得到的数据解析的肌动蛋白7a与Sans蛋白复合物晶体结构