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.2021年7月15日；148（14）：开发版199549。
doi:10.1242/dev.199549。 Epub 2021年7月21日。

多PDZ结构域蛋白维持感觉毛细胞顶端细胞骨架的模式

阿曼丁·贾里斯塔 1, 巴兹勒·塔奇尼 1 2 三
附属公司

多PDZ结构域蛋白维持感觉毛细胞顶端细胞骨架的模式

阿曼丁·贾里斯塔等。 开发. .

摘要

声音转导发生在发束中，发束是内耳中感觉毛细胞的顶端隔室。发束由以肌动蛋白为基础的静纤毛形成，按一定高度排列。先前的研究表明，GNAI-GPSM2复合物是发育蓝图的一部分，该蓝图定义了毛细胞顶端细胞骨架的极化组织，包括静纤毛分布和伸长。在这里，我们报道了多PDZ域（MPDZ）蛋白在小鼠顶毛细胞形态发生中的作用。我们发现，MPDZ与MAGUK p55亚家族成员5（MPP5/PALS1）和Crumbs蛋白CRB3一起富集于毛细胞顶膜。MPDZ需要保持顶端蓝图蛋白质的正确分离，包括GNAI-GPSM2。蓝图的丢失与Mpdz突变毛细胞中的静纤毛位置错位相一致，并导致永久性的发束畸形。耳蜗的分级分子和结构缺陷可以解释Mpdz突变体的听力损失情况，其中高频时听力缺陷最为严重。

关键词：电池极性；细胞骨架；内耳；形态发生；鼠标；小鼠遗传学；感觉毛细胞。

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竞争利益作者声明没有竞争利益或财务利益。

数字

图1。
图1。
MPDZ占据毛细胞顶膜，是新生儿正常静纤毛分布和顶端连接周长所必需的。（A） 在E17.5、P0和P4（耳蜗基底）用MPDZ（红色）、ZO1（绿色，顶端连接）和指骨样蛋白（蓝色，F-actin）免疫标记的小鼠听觉上皮的平面视图。MPDZ信号完全丢失姆帕兹突变体(姆帕兹交付/交付). （B） 投影(x赫兹)如左图所示，P0处免疫标记听觉上皮的视图（MPDZ在裸区高富集，以深紫色显示；在内侧区低富集，以浅紫色显示）。MPDZ在HC顶膜上检测到，但在标有ZO1的连接处未检测到。（C） 发束（耳蜗基底部；最大投影）的磷灰石（F-actin）标记。在没有MPDZ的情况下，OHC和IHC发束从P0开始变形。（D） 静纤毛小根在P6的TRIOBP标记（最大投影）。立体纤毛错位，形成中断或多余的行（箭头）姆帕兹突变体。（E） P4（耳蜗基底部）顶端连接的ZO1标记。在没有MPDZ的情况下，HC周长异常圆整，心尖表面减少（心尖表面在姆帕兹DEL公司/+，红色姆帕兹交付/交付在单个HC中）。（F） 根据ZO1标记，P0和P4处的心尖表面积。在这里以及下图中，图形表示显示了一个25-75%的百分位方框图，其中外部条形图显示最小值和最大值，内部条形图显示中间值，十字图显示平均值。还显示了所有单独的数据点。P0基础：姆帕兹DEL公司/+N个=3只动物，n个=13 IHC，n个=45欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=13 IHC，n个=40欧姆。P4底座：姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=12 IHC，n个=42欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=14 IHC，n个=38欧姆。P4顶点：姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=13 IHC，n个=36欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=13 IHC，n个=35 OHC（曼·惠特尼U型-测试；P0：国际卫生组织P（P）=0.0523欧姆P（P）=0.4417; P4底座：IHC**P（P）=0.0054，欧姆****P（P）<0.0001; P4顶点：IHC****P（P）<0.0001，欧姆****P（P）<0.0001; ns，不显著）。（G） 基于ZO1标记的HC根尖周长的圆度。动物(N个)和单元格(n个)数字与F中的相同（Mann–WhitneyU型-测试；P0：国际卫生组织**P（P）=0.0025，欧姆P（P）=0.3513; P4底座：IHCP（P）=0.1274，OHC****P（P）<0.0001; P4顶点：IHCP（P）=0.3825，OHC**P（P）=0.0023; ns，不显著）。比例尺：10 µm（A，C-E）；5 微米（B）。
图2。
图2。
在没有MPDZ的情况下，GNAI和GPSM2的顶端富集逐渐减少并离域。（A） GNAI免疫标记（品红色）在出生后不同阶段和耳蜗沿线的位置（最大投影）。在姆帕兹突变体，GNAI在侧裸区和邻近静纤毛的富集在耳蜗基底部P4处受到损害（箭头所示），该缺陷在P7处延伸至耳蜗中部。（B） 在P4 OHC中，GNAI在外侧（裸区）和内侧根尖表面富集。姆帕兹DEL公司/+N个=3只动物，n个=34欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=43欧姆(Kruskal–Wallis与Dunn的多重比较测试；裸区与内侧：姆帕兹DEL公司/+, ****P（P）<0.0001,姆帕兹交付/交付,P（P）>0.9999;姆帕兹DEL公司/+与姆帕兹交付/交付：裸露区和内侧****P（P）<0.0001). （C） 三种不同根尖基底部P4的GNAI标记z（z）同一共焦叠加的水平（耳蜗基底部的OHC1-2场）。F-actin标记静纤毛，afadin（AFDN）标记顶端连接。在姆帕兹突变体，GNAI富集通常减少，通常在平坦的HC顶点（箭头）中部离域，部分在静纤毛（填充箭头）中丢失。GNAI也可在平坦顶点（未填充箭头）下方的内侧顶点连接处检测到。（D） P4 OHC裸区的GNAI富集。该示意图描述了与对照中的HC结和发束相比的GNAI富集，以及姆帕兹突变体。将OHC顶面分为三个等宽的亚区（a、b、c），通过亚区测量GNAI信号。姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=34欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=43欧姆.Sidak多重比较检验的双向方差分析(姆帕兹DEL公司/+：a与b****P（P）<0.0001; b与c***P（P）=0.0003; a与cP（P）=0.1503;姆帕兹交付/交付：a与b**P（P）=0.0025; b与c**P（P）=0.0042; a与cP（P）=0.9984). （E） 两个具有代表性的P4 OHC和IHC（耳蜗基底部；最大投影）在高倍放大下的GNAI富集。注意如何进入姆帕兹突变HCs，GNAI信号减少，特别是在平坦的HC顶点。在OHC中，GNAI仅保留在邻近GNAI保留在裸区外围区域（白色箭头）的外围静纤毛子集中。或者，GNAI在HC平面（橙色箭头）的中间位置离域，而在发束中完全缺失。（F） GNAI（绿色）和乙酰化微管蛋白（ACTUB，红色）的联合免疫标记显示P4（耳蜗基底；最大投影）处的激肽细胞。与对照HC一样，激肽菌（箭头）位于姆帕兹突变OHC，即使GNAI在中部离域（箭头）。（G） 在P4 OHCs（耳蜗基底）中进行GNAI-GPSM2共标记。非本地化GNAI和GPSM2（箭头）仍在姆帕兹突变体。在F和G中，选择HC周长。A.U.，任意单位。比例尺：10 微米（A）；5 微米（C，E-G）。
图3。
图3。
无MPDZ时，心尖膜的aPKC内侧限制消失。耳蜗基底部（A）和顶点（C）P4处（A-C）aPKC标记（洋红色）。顶端连接处标有afadin（AFDN；绿色）。（A） 在对照组中没有aPKC信号的侧裸露区，在对照组中显示异位的aPKC信号姆帕兹OHC和IHC中的突变体（箭头）。（B） aPKC在耳蜗基底部HC顶面富集。绘制了裸区（BZ）和内侧的信号强度比。姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=11 IHC，n个=40欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=13 IHC，n个=41 OHC（曼·惠特尼U型-测试；OHC和IHC：****P（P）<0.0001). （C） 在耳蜗尖部，aPKC通常被排除在姆帕兹突变体。下面板放大了方框区域（A1-A4；C1-C4）。比例尺：10 微米。
图4。
图4。
MPDZ与MPP5和CRB3相一致，并且是它们在毛细胞顶膜上正确分布所必需的。（A-C）平板免疫标记(xy公司)和投影(x赫兹)P0和P4之间的听觉上皮视图。（A） MPP5免疫标记显示与MPDZ相似的蛋白质分布（见图1A）。（B） 投影图还显示了MPP5与ZO1在HC支持细胞连接处的共同富集（绿色箭头）。MPP5在HC和支持细胞连接处均富集（参见图S3A). 相反，MPDZ与ZO1在心尖交界处（红色箭头）未同时检测到。（C） CRB3的分布类似于MPP5（A，B）的分布，包括根尖膜和根尖连接（绿色箭头）。当ZO1信号被抗原回收程序破坏时，AFDN被用于可视化C的顶端连接。P0中的（D，E）MPP5标记姆帕兹突变体。在没有MPDZ的情况下，MPP5在裸露区丢失（箭头），在头发束外发现（填充箭头）。MPP5保留在顶点连接处（未填充的箭头）。D中的方框区域在E（F，G）耳蜗基底部P0 HCs中MPP5的顶端富集中被放大。绘制了发束和裸区（F）的MPP5信号与内侧根尖交界处（G）的MPP 5信号的比值。（F）姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=13 IHC，n个=49欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=11 IHC，n个=38 OHC（曼·惠特尼U型-测试；IHC和OHC：****P（P）<0.0001). （G）姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=15 IHC，n个=52欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=13 IHC，n个=36 OHC（曼·惠特尼U型-测试；国际控股公司：**P（P）=0.0044; 职业健康保险：*P（P）=0.0175). 耳蜗底部（A，C左，D，E），耳蜗中部（B，C右）。A.U.，任意单位。比例尺：10 µm（A、C左、D）；5 µm（B，C右侧，E）。
图5。
图5。
GNAI-GPSM2促进MPDZ和MPP5在心尖膜的平面极化。（A） MPDZ标记（洋红色）在P4（耳蜗尖）。在没有GPSM2的情况下，MPDZ在侧面裸露区缺乏较高的富集度。（B，C）MPDZ在P4（耳蜗尖）HCs中富集。绘制了内侧和外侧（裸区）MPDZ信号（B）以及裸区（C，顶部）和内侧顶点（C，底部）的单个信号之间的比率。注意MPDZ信号如何在两个隔室中增加每平方加仑突变体，但在内侧顶点更强烈。对于所有图形：姆帕兹DEL公司/+N个=3,n个=13 IHC，n个=52欧姆；姆帕兹交付/交付N个=3,n个=18 IHC，n个=62欧姆（曼-惠特尼U型-测试；（B） 国际控股公司：**P（P）=0.0014，OHC：****P（P）<0.0001; （C） 横向IHC：**P（P）=0.0064，横向OHC：****P（P）<0.0001; 中间IHC和OHC：****P（P）<0.0001). （D） 百日咳毒素（PTXa）表达HCs中MPDZ标记（品红色）位于P4（耳蜗尖）。当GNAI被PTXa灭活时，MPDZ在裸区缺乏较高的富集度。GNAI失活会引起分级OHC定向错误，因此PTXa OHC中的裸区区域（箭头）并不总是横向的。（E，F）MPP5标签（品红色）英寸千磅/平方米交付/交付（E） 和PTXa（F）HCs位于P4（耳蜗尖）。与MPDZ（A-D）一样，当GPSM2或GNAI失活时，MPP5在顶膜上的富集更加均匀。在E中，用afadin（AFDN）代替ZO1标记顶端连接。比例尺：10 微米。
图6。
图6。
在年轻人中，MPDZ缺失会导致眼压匹配的发束和听力缺陷。（A） P21处HCs的MYO6标记（最大投影）。尽管新生儿存在严重的心尖模式缺陷，但在年轻成人中未观察到HC死亡。（B） 第15页（最大投影）处的GNAI标记（洋红色）。控制OHC中静纤毛尖端（箭头）的GNAI信号在姆帕兹耳蜗基部突变，但保留在耳蜗尖部。在IHC中，即使在耳蜗基底部，GNAI信号也大多保留在耳尖。（C） 耳蜗基底部和顶端P21处典型OHC和IHC的SEM图像。缺陷包括扁平和畸形的OHC束，以及耳蜗基部IHC第一排的立体纤毛缺失或不规则。OHCs和IHCs的毛束形态在耳蜗顶端相对正常。（D） 一个控制室友（16）在可变声压级下的ABR波形 kHz）和一个姆帕兹突变体（16和40 千赫）。指示ABR响应的阈值（箭头）。（E） 基因型ABR阈值（8、16、32、40 千赫）。在P21和P25之间测试两性动物。姆帕兹DEL公司/+N个=22;姆帕兹交付/交付N个=12（Sidak多重比较试验的双向方差分析；8 kHz：****P（P）<0.0001; 16千赫：***P（P）=0.0002; 32千赫：****P（P）<0.0001; 40千赫：****P（P）<0.0001). 绘制值为100 dB表示动物在90度时没有反应 分贝。mS，毫秒；毫伏。比例尺：10 微米（A、B）；5 µm（OHC为C）；2.5 µm（对于IHCs为C）。
图7。
图7。
毛细胞顶面MPDZ功能模型。与局限于裸区（阴影区）的GNAI-GPSM2不同，顶膜处的Crumbs复合体（CRB3-MPP5-MPDZ，品红色）也在发束的内侧检测到，尽管处于较低水平。在没有MPDZ（以及CRB3-MPP5）的情况下，GNAI-GPSM2与aPKC（虚线）的蓝图在P4中无法保持，静纤毛的放置有缺陷。
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    1. Adachi，M.，Hamazaki，Y.，Kobayashi，Y.、Itoh，M.、Tsukita，S.、Furuse，M.和Tsukita，S.（2009年）。MUPP1和Patj是两种同源的PDZ结构域紧密连接蛋白，具有相似和不同的性质。分子细胞。生物学29，2372-2389。10.1128/MCB.01505-08-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Al-Dosari M.、Al-Owain M.、Tulbah M.，Kurdi W.、Adly N.、Al-Hemidan A.、Masoodi T.、Albash B.和FS A.（2013年）。MPDZ突变导致严重的先天性脑积水。医学遗传学杂志。50, 54-58. 10.1136/jmedgenet-2012-101294-DOI程序-公共医学
    1. Al-Jezawi，N.K.、Al-Shamsi，A.M.、Suleiman，N.、Ben-Salem，S.、John，A.、Vijayan，R.、Ali，B.R.和Al-Gazali，L.（2018年）。多PDZ结构域蛋白（MPDZ）中的复合杂合变体导致一例轻度非进行性交通性脑积水。BMC医学遗传学。19, 1-11. 10.1186/s12881-018-0540-x-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Assémat，E.、Bazellières，E.，Pallesi-Pocachard，E.、Le Bivic，A.和Massey-Harroche，D.（2008）。极性复合蛋白。生物化学。生物物理学。法案1778，614-630。10.1016/j.bbamem.2007.08.029-DOI程序-公共医学
    1. Assemat，E.、Crost，E.、Ponserre，M.、Wijnholds，J.、Le Bivic，A.和Massey-Harroche，D.（2013）。多PDZ域蛋白-1（MUPP-1）的表达调节PALS-1/PATJ极性复合物的细胞水平。实验细胞研究3192514-2525。10.1016/j.yexcr.2013.07.011-DOI程序-公共医学

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