В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS), ученые обнаружили, что классический антималярийный препарат может помочь сенсорным клеткам внутреннего уха распознавать и транспортировать необходимый белок в специализированные мембраны, используя установленные пути внутри клетки.
Введение
Способность слышать зависит от белков, достигающих наружной мембраны сенсорных клеток во внутреннем ухе. Но при определенных типах наследственной потери слуха мутации в белке препятствуют его проникновению в эти мембраны. Используя модель рыбок данио, исследователи из Медицинской школы Западный Резервный Университет Кейза (Case Western Reserve University School of Medicine) обнаружили, что противомалярийный препарат под названием артемизинин может помочь предотвратить потерю слуха, связанную с этим генетическим расстройством.
Актуальность проблемы
Сенсорные клетки внутреннего уха отмечены волосковидными выступами на поверхности, что дает им название «волосковые клетки». Волосковые клетки преобразуют звук и вибрации, вызванные движением, в электрические сигналы, которые передаются через нервы и транслируются в головной мозг как информация, используемая для слуха и баланса.
Мутантная форма белка кларин-1 делает волосковые клетки неспособными распознавать и транспортировать их к мембранам, необходимым для слуха, используя типичные пути внутри клетки. Вместо этого большинство мутантных белков кларина-1 попадают в волосяные клетки, где они неэффективны и вредны для выживания клеток. У людей с синдромом Ашера, распространенной генетической причиной потери слуха и зрения, может возникать нарушение секреции белков кларина-1.
Материалы и методы обследования
Ученые создали несколько моделей рыбок данио. Исследователи поменяли гены, кодирующие белок кларин-1 у рыбок данио, на гены человека — либо нормальный кларин-1, либо мутации, содержащие кларин-1, обнаруженные у людей с типом синдрома Ашера.
Результаты научной работы
Исследование показало, что артемизинин восстанавливает функцию сенсорных клеток внутреннего уха — и, следовательно, слух и баланс — у рыбок данио, генетически сконструированных так, чтобы иметь человеческие версии незаменимого белка внутреннего уха.
Автор исследования Кумар Алаграм (Kumar Alagramam) с соавторами изучали пути получения мутантного белка кларин-1 для достижения клеточных мембран с целью улучшения слуха у людей с синдромом Ашера.
«Мы знали, что мутантный белок в основном не достигает клеточной мембраны, за исключением случаев, когда пациенты с этой мутацией рождаются», — объясняет Алаграм. «Это подсказывает нам, что, по крайней мере, часть мутантного белка должна попасть в клеточные мембраны во внутреннем ухе».
Исследователи обнаружили нетрадиционный путь клеточной секреции, в котором использовались флуоресцентные метки для отслеживания движения кларина-1 человека через волосковые клетки рыбок данио.
«Насколько нам известно, это первый случай, когда человеческий мутантный белок, связанный с потерей слуха, сопровождается клеточной секрецией», — считает Алаграм. «Этот механизм может пролить свет на процесс, лежащий в основе потери слуха, связанной с другими мутантными мембранными белками».
Авторы другого исследования утверждают, что кохлеарные имплантаты помогают детям с тугоухостью говорить.
