听力障碍一直是医学和生命科学领域的难题。内耳毛细胞是听觉的关键机械感受器，具有复杂的组织结构和发育机制。静纤毛（stereocilia）是毛细胞上表面以肌动蛋白丝为骨架的阶梯状细胞突起，是机械-电转导发生的位置。如果静纤毛的形态被破坏或在发育过程中出现异常，会导致听力障碍。Usher综合征是临床上最常见的遗传性听力和视力障碍综合征，其中II型Usher综合征（USH2）致病基因WHRN、PDZD7、USH2A和ADGRV1编码的蛋白互相结合组成USH2复合物，对位于毛细胞静纤毛根部的踝连接（Ankle Link）至关重要。目前USH2蛋白复合物的整体组装机制以及USH2基因相关耳聋变异的致病机制尚不十分清楚。
2023年3月24日，上海交通大学Bio-X研究院陆青课题组与山东大学生命科学学院徐志刚课题组合作在《自然通讯》（Nature Communications）在线发表了题为“Temporal and spatial assembly of inner ear hair cell ankle link condensate through phase separation”的研究论文，报道了内耳毛细胞USH2复合物时空组装的相分离调控机制。
内耳毛细胞USH2复合体的时空组装机制
在本工作中，我们发现支架蛋白WHRN和PDZD7与跨膜蛋白ADGRV1和USH2A通过液液相分离（LLPS）完成USH2蛋白复合物的组装，从而调控毛细胞静纤毛的发育。WHRN/USH2A的多价相互作用驱动LLPS平台的形成，进一步招募PDZD7和ADGRV1形成凝聚体。有趣的是，高浓度的ADGRV1会抑制LLPS，从而导致USH2复合物的解离。这种时空特异性的组装可能在踝连接发育过程中发挥关键作用。在小鼠模型中的实验进一步证实了介导LLPS形成的多价互作的重要性，揭示了其对毛细胞发育可能的影响。更重要的是，在听力受损患者中发现的多个变异会削弱ADGRV1/WHRN/USH2A/PDZD7复合物的多价相互作用，从而破坏其相分离。因此，我们的研究证明，LLPS介导了USH2复合物的形成及其时空调控过程。同时，我们提出，液液相分离的破坏是造成听力障碍的重要致病机制之一。这项研究有望为深入了解内耳听觉功能提供新的启示，并为未来开发新的听力障碍治疗方案提供基础。
上海交通大学博士生王黄以及山东大学博士后杜海波为论文共同第一作者，上海交通大学长聘教轨副教授陆青和山东大学教授徐志刚为论文的共同通讯作者。该课题还得到了上海交通大学第九人民医院吴皓教授和北京大学孙金鹏教授的支持。作者感谢南方科技大学张明杰教授一直以来的支持与帮助。
陆青课题组聚焦听觉相关蛋白的作用机制，通过系列工作深入探讨了静纤毛发育过程中关键的踝连接组装、细胞膜锚定和细胞骨架连接等机制1，2，3。在之前的工作中，陆青课题组一直致力于临床变异致病机制的阐释，2022年与上海交通大学贺光课题组合作在Molecular Psychiatry杂志发表相关工作。
陆青课题组现诚聘助理研究员、博士后与实验员（冷冻电镜、结构模拟、蛋白质科学方向），欢迎相关领域热爱科研的朋友加入，联系邮箱luqing67@sjtu.edu.cn。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-37267-5
参考文献：
1. Wang H, Du H, Ren R, Du T, Lin L, Feng Z, Zhao D, Wei X, Zhai X, Wang H, Dong T, Sun JP, Wu H, Xu Z, Lu Q. Temporal and spatial assembly of inner ear hair cell ankle link condensate through phase separation. Nat Commun. 2023 Mar 24;14(1):1657. doi: 10.1038/s41467-023-37267-5. PMID: 36964137; PMCID: PMC10039067.
2. Wang H, Zhao D, Du H, Zhai X, Wu S, Lin L, Xu Z, Lu Q. Deafness-related protein PDZD7 forms complex with the C-terminal tail of FCHSD2. Biochem J. 2022 Jun 30;479(12):1393-1405. doi: 10.1042/BCJ20220147. PMID: 35695292; PMCID: PMC9317961.
3. Lin L, Wang H, Ren D, Xia Y, He G, Lu Q. Structure and Membrane Targeting of the PDZD7 Harmonin Homology Domain (HHD) Associated With Hearing Loss. Front Cell Dev Biol. 2021 Apr 15;9:642666. doi: 10.3389/fcell.2021.642666. PMID: 33937240; PMCID: PMC8083959.
