ATOH1是一种基本的helix-loop-helix（bHLH）转录因子，对多种神经元和非神经元细胞群体的发生、存活和成熟至关重要，包括参与本体感受、内感受、平衡、呼吸和听力的细胞（由Xie等人总结，2017年）。
果蝇“无调性”基因是一种前神经基因，它产生一种具有bHLH结构域的蛋白质，并在果蝇神经系统的发育中发挥重要作用。Ben-Arie等人（1996年）克隆了无调性的人类同源物。他们证明，无调性果蝇在进化上是保守的，其序列在bHLH结构域内与红粉甲虫、河豚、鸡、小鼠和人类的同源物具有高度相似性。表达分析显示，小鼠和鸡的同源物在后脑和脊髓的背侧区域表达。人类和小鼠无调性基因具有89%的序列一致性。
Ben-Arie等人（1996年）在体细胞杂交分析的基础上将人类ATOH1基因定位到染色体4q，在原位杂交研究的基础上定位到4q22。
Yang等人（2001年）发现，Math1的缺失会导致杯状细胞、肠内分泌细胞和Paneth细胞的耗竭，而不会影响肠细胞。一些增殖细胞中Math1与Ki-67的克隆化表明分泌细胞（杯状细胞、肠内分泌细胞和Paneth细胞）来自表达Math1的共同祖细胞，而吸收细胞（肠细胞）来自Math1独立的祖细胞。Yang等人（2001年）提出，单个自我维持干细胞直接或通过中间祖细胞产生2个子细胞。在一个子细胞中，Delta和Notch同源物之间的相互作用提高了HES1（139605）的表达，抑制了Math1的表达，该细胞采用肠细胞命运。在另一个子细胞中，缺乏Hes1表达会增加Math1的表达，该细胞会成为一个多能干祖细胞，并分化为分泌谱系细胞。
Gowan等人（2001年）使用原位杂交和免疫荧光技术比较了小鼠体内Mash1（ASCL1；100790）、Math1和Ngn1（NEUROG1；601726）的胚胎表达，并得出结论，他们定义了背部神经管中3个不同的、非重叠的神经前体细胞群。Gowan等人（2001年）将其表达数据与小鼠和鸡的功能丧失和获得实验相结合，假设Atoh1和神经原因子相互抑制表达，导致祖细胞只表达1个bHLH因子。表达Atoh1的祖细胞产生共表达LH2A/B（LXH2，603759；LHX9，606066）和Brn3a（POU4F1；601632）的中间神经元。这些中间神经元的形成需要Atoh1。Gowan等人（2001年）得出结论，Neurod3、Neurog2和Atoh 1在确定背神经管中的神经元细胞亚型方面具有不同的作用。
Xiung和Moses（2002）回顾了无调性基因在果蝇视网膜发育中的作用。
Math1是一种神经前体转录因子，对建立神经祖细胞群体（菱形唇）至关重要，该群体可在小鼠中产生多种后脑结构。Flora等人（2007年）表明，Math1与E蛋白Tcf4相互作用（602272）。Tcf4-/-小鼠破坏了脑桥核的发育，尽管Math1和Tcf4在整个菱形唇中表达，但这种选择性缺失并不影响其他菱形唇源核。其他E蛋白编码基因的缺失对Math1依赖性神经元并没有检测到影响，这表明Tcf4在不同的神经祖细胞中具有特殊作用。
Sekine等人（2006年）发现，在所检测的8个胃癌（GC）细胞系中，有5个细胞失去了HATH1的表达，而正常胃粘膜表达HATH1。胃粘蛋白基因MUC6（158374）和MUC5AC（158373）在大多数GC细胞系中的表达与HATH1的表达相关。Math1在GC细胞中的过度表达强烈增强了MUC6和MUC5AC mRNA水平。RNA干扰介导的GC细胞HATH1下调导致粘蛋白基因表达降低。Sekine等人（2006年）得出结论认为，HATH1是GC细胞中MUC5AC和MUC6的转录调节器，并且HATH1缺失可能参与胃癌的发生。
Flora等人（2009年）表明，Atoh1调节声波刺猬（SHH；600725）的信号转导途径，声波刺豚是一种细胞外因子，对颗粒神经元前体增殖至关重要，并证明在髓母细胞瘤小鼠模型中，Atoh 1的缺失可防止小脑肿瘤形成。作者得出结论，他们的数据揭示了Atoh1在出生后小脑发育中的功能，并确定了一种可以靶向调节髓母细胞瘤形成的机制。
Kim等人（2014）报道了小鼠小肠隐窝分化的染色质和转录基础，其中Notch信号传导介导侧向抑制，将祖细胞分配到吸收或分泌谱系中。分离的Lgr5+（606667）肠干细胞以及分泌和吸收祖细胞的转录谱表明，每个细胞群都是不同的，祖细胞是特定的。然而，分泌型和吸收型祖细胞显示出相当水平的二甲基化（H3K4me2）和乙酰化（H3G27ac）组蛋白标记和DNase I超敏反应，这意味着在大多数相同的顺式元素中，染色质是可接近的、允许的。在Lgr5+肠干细胞中，对祖细胞具有独特作用的增强子进行了很好的划分，揭示了不同转录程序染色质的早期启动，并在指定谱系后很长时间内保留了活性标记。在这种染色质背景下，Atoh1是一种分泌特异性转录因子，通过Delta-like（见606582）Notch（见190198）配体基因控制侧向抑制，并驱动许多分泌谱系基因的表达。特定分泌细胞的Atoh1耗竭将其转化为功能性肠上皮细胞，表明标记增强子对关键转录因子的存在或缺失的反应性延长。Kim等人（2014年）得出结论，侧向抑制和肠隐窝谱系可塑性涉及谱系受限转录因子与多能干细胞中广泛允许的染色质的相互作用。
在一个患有常染色体显性非综合征进行性聋的5代伊拉克犹太大家族（DFNA89；620284）中，Brownstein等人（2020年）在ATOH1基因（601461.0001）中发现了一个杂合1-bp缺失，该缺失与疾病完全分离。功能分析表明，ATOH1突变通过减少降解增加了蛋白质的稳定性。
Ben-Arie等人（1997年）培育出缺乏Atoh1（以前称为Math1）的小鼠。突变小鼠未能形成颗粒细胞，出生时小脑缺乏外部生发层。新生儿无法呼吸，出生后不久死亡。Ben-Arie等人（1997年）得出结论，Atoh1是颗粒细胞生成所必需的，因此是小脑中主要的神经元种群。
Bermingham等人（1999）通过用β-半乳糖苷酶替换Math1编码区，产生了第二个Math1-null等位基因（见230500）。Math1（beta-Gal/beta-Gal）小鼠显示了Math1-/-小鼠中报告的所有表型特征。Beta-Gal在小脑和脊髓背侧的表达与Math1相同。在胚胎第12.5天，在Math1（+/β-Gal）小鼠和Math1的胚胎中，Beta-Gal也在耳泡的整个预期感觉上皮中表达。到胚胎第18.5天，β-Gal仅限于Math1（+/β-Gal）小鼠发育中感觉上皮的毛细胞。然而，Math1（beta-Gal/beta-Gal）小鼠在感觉上皮的一些支持细胞层中保留了beta-Gal的表达。在耳蜗中，β-Gal的表达在胚胎第18.5天的基部转折处缺失，在中间转折处显著降低，与杂合子在顶端转折处的表达相似。Math1（beta-Gal/beta-Gal）小鼠内耳的大体形态学分析显示，与野生型同窝小鼠相比，其整体结构没有明显缺陷。第七颅神经的分支存在并到达上皮。用Nomarski光学显微镜观察野生型、Math1（+/beta-Gal）和Math1鼠（beta-Gal/beta-Gal）切除的胞囊和耳蜗。野生型小鼠和杂合子的两个器官中都存在发束，但Math1-null窝友中完全没有发束。耳蜗和前庭器官的扫描电子显微镜证实，在空白小鼠中没有发束。空白小鼠的感觉上皮相当薄，缺乏细胞核的正常分层，染色均匀，所有这些都与毛细胞的缺失相一致。空突变体的感觉上皮细胞完全缺乏毛细胞，但有支持细胞，外观正常，包括电子致密细胞质、基底核和分泌颗粒。Bermingham等人（1999年）得出结论，Math1对内耳毛细胞的发育至关重要，并提出Math1在发育中的感觉上皮细胞中充当“原hair细胞基因”。
Ben-Arie等人（2000年）通过对Math1-knockin小鼠进行β-半乳糖苷酶染色，证实了Math1在中枢神经系统中的表达模式，并在神经管、脊髓背侧、脑干和小脑外颗粒细胞中检测到表达。然而，他们也检测到周围神经系统机械感受器的表达，包括内耳毛细胞和皮肤所有区域的默克尔细胞，以及关节软骨细胞。
Bermingham等人（2001年）对缺乏数学1的小鼠的脊髓发育进行了研究。通过免疫组织化学研究和原位杂交，他们证明Math1缺陷胚胎在脊髓背侧缺乏Lh2a（LXH2；603759）、Lh2b（LHX9；606066）和Barhl1（605211）的表达，表明这些基因作用于Math1下游。Bermingham等人（2001年）的结论是，D1中间神经元的前体在Math1缺陷的胚胎中未被明确指定，D1的中间神经元前体产生中间神经元，其轴突形成脊髓小脑束。
Woods等人（2004年）发现，Math1从胚胎第13.5天开始在小鼠Corti器官内的耳蜗祖细胞中广泛表达。出生后第0天（P0），Math1的表达仅限于野生型小鼠的毛细胞。Math1-null小鼠耳蜗感觉上皮形成完全破坏，毛细胞和支持细胞均缺失，P0。Math1在耳蜗非感觉区的异位表达诱导了包含毛细胞和支持细胞的感觉簇的形成。此外，一些支持细胞的发育独立于Math1的表达，这表明是由毛细胞和其他支持细胞诱导的。Woods等人（2004）认为，可能由Notch信号通路介导的抑制作用（见190198）导致某些细胞中Math1的下调和毛细胞命运的转移。
Izumikawa等人（2005年）将Atoh1基因通过腺病毒载体输注到左耳蜗，在年轻成年豚鼠中，使用耳毒性药物导致耳蜗高频和中频区域的双侧毛细胞完全丢失。2个月时，Atoh1处理的耳朵中的毛细胞数量显著大于无毛细胞的对侧耳朵（p小于0.0006），并且在所有频率下，Atoh 1处理耳朵的平均听觉诱发脑干反应（ABR）阈值均低于（好于）对侧耳朵。Izumikawa等人（2005年）表示，这是首次证明成熟聋哑哺乳动物Corti器官的细胞和功能修复，并认为ATOH1是哺乳动物耳蜗中产生毛细胞所必需且充分的主调控基因。
Gubbels等人（2008年）表明，宫内转移Atoh1基因会在小鼠耳蜗中产生功能性多余的毛细胞。诱导的毛细胞显示静纤毛束，吸引神经元突起，并表达带状突触标记物羧基末端结合蛋白-2（CTBP2；602619）。此外，毛细胞能够进行机械电转导，并表现出基底外侧传导，具有与年龄相适应的特异性。Gubbels等人（2008年）得出结论，通过转录因子错误表达来操纵细胞命运，可以在出生后的哺乳动物耳蜗中产生功能性感觉细胞。作者预计，他们的宫内基因转移范式将使基因疗法的设计和验证能够改善人类耳聋小鼠模型的听力损失。
Maricich等人（2009年）发现，与Atoh1-null小鼠相比，小鼠皮肤和脚垫中Atoh1的条件性敲除（CKO）导致死亡率降低，并且这些区域没有默克尔细胞。免疫组织化学显示，默克尔细胞不需要指定或维持触丘超微结构。Atoh1-CKO小鼠的皮肤/神经制剂缺乏通常由Merkel细胞-轴突复合物介导的特征性神经生理学反应。Maricich等人（2009年）得出结论，默克尔细胞是正确编码默克尔受体反应所必需的，并且可能是体感系统不可或缺的一部分。
Maricich等人（2009年）在Egr2（129010）表达细胞或Hoxbb1（142968）表达细胞中产生了2个Atoh1有条件缺失的小鼠系，这些细胞填充耳蜗核（CN）和副听觉核（AAN）的不同区域。Egr2表达细胞中Atoh1缺失的小鼠以预期的孟德尔比率出生，寿命正常，没有表现出任何明显的形态学或行为表型。Hoxb1表达细胞中Atoh1缺失的小鼠也以预期的孟德尔比率出生，但大约一半在出生后24至36小时内死亡。两种小鼠系均为耳聋，听觉脑干诱发反应减弱，CN和AAN形态和连通性受到破坏。此外，Egr2表达细胞中Atoh1缺失的小鼠在出生后的前3天失去了耳蜗螺旋神经节神经元和AAN神经元，揭示了这些神经元发育的关键时期。
通过免疫沉淀分析，Xie等人（2017年）表明，Atoh1的一个单一保守丝氨酸ser193在小鼠体内被磷酸化。在Atoh1中发生磷酸化ser193-to-ala（S193A）突变的敲除小鼠纯合子没有显示出Atoh1-null小鼠的出生后致死性。Atoh1 S193A/+和Atoh1S193A/-小鼠以预期的孟德尔比率出生，体重正常，在家中笼子内没有不规则的运动或行为。然而，对S193A/-小鼠的进一步分析显示运动协调缺陷和小脑叶结构缺陷。在Atoh1 S193A/-小鼠中，大多数依赖Atoh1-的神经元祖细胞未受影响，但脑桥核祖细胞的迁移受到部分影响。Atoh1 S193A/-小鼠为重度耳聋，Atoh1S193A/S193A小鼠为中度耳聋表型，Atoh 1+/-小鼠为成年期耳聋。所有3种基因型均表现出与听力损失水平相称的内耳毛细胞进行性丢失。与Atoh1-null小鼠类似，Atoh1S193A/-小鼠也早在E16.5由于凋亡而失去耳蜗毛细胞。然而，他们没有显示前庭系统中的毛细胞丢失，这表明前庭功能受损不是Atoh1 S193A/-小鼠运动协调障碍的促成因素。从机理上讲，Atoh1 S193A突变并没有改变Atoh 1半衰期，也没有在Atoh l蛋白降解中发挥作用。相反，Atoh1 S193A是一个低形态等位基因，它部分损害了Atoh 1上调内耳靶基因转录的能力，从而影响毛细胞的分化和存活。