广泛接受的毛细胞转导模型认为，作为机械敏感性细胞器的发束的偏转调节了末端张力和位于两端的非选择性转导通道的开放概率2tip-link张力升高打开通道，允许钙进入并结合到促进适应的细胞内位点，从而降低通道开放概率。一个关于毛细胞转导发展的吸引人的假说表明，转导元件在细胞体内组装，并通过适应马达运输到静纤毛尖端，形成一个功能齐全的转导复合物2().
获得转导、肌球蛋白Ic和tip-links。(一)说明转导发展模型的图表。(b条)肌球蛋白Ic使用从八个E15和九个E17胞果中提取的mRNA获得的RT-PCR产物。箭头指示预期660-bps产品的位置，以确认身份。(c（c）,d日)E15和E17处代表性发束的扫描电子显微照片。比例尺，1μm。箭头表示多个提示链接。
为了测试转导元件的发育获得，我们首先用RT-PCR筛查检测肌球蛋白Ic的mRNA（参见补充方法在线），是适应运动的一个组成部分，也是迄今为止唯一确定的转导分子三我们检测了在第15天（E15）和第17天从胚胎小鼠前庭器官中分离的感觉上皮。我们发现了肌球蛋白IcmRNA存在于E17，但我们在早期阶段没有发现可检测的信息(). 肌球蛋白VIIa也存在于发束中，与转导和适应有关4然而，肌球蛋白VIIa表达的开始5（E10）及其本地化6与转导发展中的作用相吻合。
接下来，我们使用扫描电子显微镜检查了tip-links的获取(补充方法). Tip-links由至少两条长度为150–200 nm、直径为5 nm的卷绕细丝组成7并将一根立纤毛的尖端沿着发束的形态敏感轴连接到相邻的较高邻居的一侧(). 我们扫描了六个E15小鼠胞囊的感觉上皮细胞，每个胞囊中都含有数百个发束，但没有发现有任何线索(). 然而，到E17时，86%的受检发束中可以清楚地看到沿发束形态轴排列的尖端链()，与之前报告的类似1.
为了研究转导通道的获得，我们检测了苯乙烯染料FM1-43的摄取，该染料渗透到感觉细胞中的非选择性阳离子通道8我们将5μM FM 1-43应用于胚胎小鼠前庭上皮10 s，并对1032个毛细胞进行成像(补充方法). 我们在E15（未显示）和E16毛细胞中观察到少量荧光()但到E17时，细胞体内出现大量荧光()，表明染料摄取，可能存在非选择性转导通道。我们通过计算具有完整发束的每个细胞的平均亮度来量化FM 1-43荧光(，右侧）。在E16，细胞的平均亮度为87±185个任意单位(n个=289），而E17的亮度为1826±677(n个=208），与成熟毛细胞相似（未显示）。为了证实E17细胞中观察到的荧光是由FM 1-43通过转导通道渗透引起的，我们用1 mM的转导通道阻滞剂庆大霉素浴液阻断染料摄取(补充图1在线）。
DIC和FM 1-43荧光图像以及E16和E17毛细胞的分析。(一,b条)从上面看E16和E17发束的DIC图像。(c（c）,d日)E16和E17毛细胞的荧光图像聚焦于细胞体水平。比例尺（10μm）适用于所有图像。右侧，289 E16（顶部）和208 E17（底部）细胞的平均荧光直方图。箱子宽度，200个任意单位（a.u.）。
由于静止时的染料摄取需要大于零的开放通道概率，因此在早期阶段仍有可能存在转导通道，但它们保持在闭合构象中。为了测试通道的获取和功能性机械传导，我们使用流体喷射器或安装在压电双晶片上的刚性探针偏转发束，并在电压灯模式下使用紧密的全细胞电极记录电流(补充方法). 我们记录了11 E15的电流()和4个E16毛细胞，但仅能在2个细胞中激发转导。有趣的是，这两个具有转导功能的细胞都属于5个（共289个）显示FM1-43荧光的E16细胞。与此形成鲜明对比的是，12个E17毛细胞中的12个记录显示出强大的转导电流(,b条)最大振幅在83和278 pA之间，平均值为−164±76 pA(n个=用硬探针刺激8个细胞）。基于112 pS的单通道电导（参考。9)这相当于收购了约24个频道。值得注意的是，电流的特性与成熟细胞中的转导完全一致。它们以亚微秒动力学激活和失活。细胞对小到10 nm的位移敏感，并且只沿着束的形态轴。他们的平均静息开放概率为9.1±6.5%(n个=8），平均10–90%的工作范围为1.3±0.4μm(n个= 8;)与成熟细胞相似：1.1±0.2μm（参考。10). 最后，我们观察到适应的两个时间成分11,12，在阶跃位移期间电流衰减明显。更显著的慢适应，包括肌球蛋白Ic三，与时间常数在18至136 ms之间的指数函数拟合，平均值为49±37 ms(n个=8，步长~0.5μm），在成熟细胞的缓慢适应范围内三,10。适应的快速成分仅在少数细胞中明显，且仅在中间束偏转时出现(，箭头），与其在成熟小鼠胞囊细胞亚群中的外观一致三快成分的时间常数为3.1±0.8 ms(n个=4，步长~0.6μm），可能是由于钙直接结合在通道上或通道附近而形成闭合构象11,13.
胚胎毛细胞的转导电流。(一)E17毛细胞的转导电流家族显示出我们观察到的最快的肌球蛋白Ic型适应，开放概率约为10%，在步骤结束时适应负偏转和反弹电流。(b条)E17细胞的转导电流显示慢适应和快适应。紫色轨迹由双指数（黑线）拟合，时间常数为2.8 ms（箭头）和43.6 ms(c（c）)E15毛细胞记录的代表性电流。(d日)八个E17毛细胞的平均电流-位移关系符合二阶Boltzmann方程（10–90%工作范围，1.36μm；静止开放概率，8.4%）。所有实验均由弗吉尼亚大学动物保护和使用委员会批准。
由于我们的数据表明机械转导的获得发生在一个胚胎日内，因此我们测量了E16和E17之间6小时间隔的FM 1-43摄取和转导电流。我们发现荧光细胞的数量在大约18小时内从百分之几增加到几乎100%(补充图2). 我们记录了10个处于中间阶段的细胞的电流，发现它们要么具有成熟细胞的所有特性，要么具有转导和适应能力(n个= 6,补充图2)除较小外，或完全缺乏转导。我们从未观察到具有中间性质的转导或适应(即操作范围广、缺乏方向敏感性、缺乏适应性等）。
E16和E17之间的转导元件的同时获得和全功能机械敏感性的快速、全或无发作与感光细胞中感觉转导的逐渐获得和较晚获得（出生后10–20天）形成对比14，但与转导组装模型一致(). 此外，我们认为肌球蛋白Ic可能介导转导装置的发育组装。肌球蛋白Ic可能会沿着肌动蛋白核心、转导通道和tip-link向上攀爬，直到tip-link下端的复合体到达短对静纤毛的顶端。在这种情况下，上部马达将继续爬升，直到形成足够的张力，产生约10%的开放概率，从而将转导装置定位在最敏感的区域内。基于自适应电机的空载爬升速率（0.32μm/s）三我们预测，组装在细胞体内的转导元件将在约22s内上升到静纤毛的尖端。对这一概念的一个测试是通过在发育过程中选择性抑制肌球蛋白Ic活性来阻止转导获得，可能使用化学遗传策略三尖端连接和转导通道的分子鉴定将有助于该模型的进一步测试，这反过来又可能受益于本文所述的精确定义的感觉转导开始的知识。最后，这些结果提请人们注意内耳感觉传导正常发育的关键时期（E16–E17），这可能有助于更好地理解先天性听力和平衡缺陷，并指导专注于毛细胞再生、听力和平衡功能恢复的工作。
