Integrative Structural and Functional Characterization of Tip-Link Cadherins Deafness

Tip-Link 钙粘蛋白耳聋的综合结构和功能表征

基本信息

  • 批准号:
    9502717
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 71.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-03-15 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Deafness is a major health problem. A major cause of deafness is defects in hair cells, the mechanosensory cells of the cochlea that convert sound induced vibrations into electrical signals to provide our sense of hearing. Mutations in the genes encoding protocadherin (PCDH15) and cadherin 23 (CDH23) cause hearing loss. Both genes are expressed in the hair bundles of the mechanosensory hair cells of the inner ear where they form heterophilic adhesion complexes that are important for hair bundle morphogenesis and mechanotransduction. Significantly, different mutation in both PCDH15 and CDH23 lead to different disease outcomes. While some mutations cause profound congenital deafness with retinal impairment (Usher Syndrome) others lead to recessive and progressive hearing loss without visual involvement. Gene-association studies also suggest a link of CDH23 polymorphisms with age- and noise-induce hearing loss. The mechanisms by which different mutations lead to distinct disease outcomes are poorly defined. We propose here to combine high-resolution structural studies with functional studies in hair cells to gain insights into the mechanisms by which PCDH15 and CDH23 regulate hair cell function and to define disease mechanisms. To achieve this goal, a laboratory with expertise in studying the biophysical and structural properties of cadherins and a laboratory dedicated to the study of auditory neuroscience have combined their efforts to achieve what either could not accomplish alone. Unlike previous studies that have focused on structural analysis of small monomeric fragments of CDH23 and PCDH15 expressed in bacteria, the team proposed to define the high- resolution structure of natively assembled PCDH15-CDH23 complexes using crystallography and cryo-EM. Structural data will be validated biochemically and by functional interrogation of mutant cadherins in the physiologically relevant mechanosensory hair cells paying attention to mutations associated with disease. We anticipate that our studies will provide the first high-resolution native structure of any protein complex important for mechanotransduction and provide mechanistic insights into its functional properties and pathophysiological mechanisms that are associated with different forms of hearing impairment.
耳聋是一个主要的健康问题。耳聋的主要原因是毛细胞中的缺陷,机械感觉 将声音振动转换为电信号的耳蜗细胞,以提供我们的感 听力。编码原粘蛋白(PCDH15)和钙粘蛋白23(CDH23)的基因突变引起听力 损失。这两个基因均在内耳的机械感觉毛细胞的头发束中表达 它们形成异性粘附络合物,对头发束形态发生很重要和 机械转导。值得注意的是,PCDH15和CDH23的突变都导致不同的疾病 结果。虽然某些突变引起了视网膜障碍的严重先天性耳聋(usher 综合症)其他人导致隐性和渐进的听力损失,而无需视觉参与。基因关联 研究还表明,CDH23多态性与年龄和噪声引起的听力损失的联系。这 不同突变导致不同疾病预后的机制的定义很差。我们建议 在这里将高分辨率的结构研究与毛细胞中的功能研究结合在一起,以了解 PCDH15和CDH23调节毛细胞功能并定义疾病机制的机制。到 实现这一目标,一个具有研究钙粘着蛋白的生物物理和结构特性专业知识的实验室 一个致力于研究听觉神经科学研究的实验室已经结合了实现目标的努力 要么不能独自完成。与以前的研究不同的是小型的结构分析 在细菌中表达的CDH23和PCDH15的单体片段,该团队提议定义高 使用晶体学和冷冻EM的本机组装PCDH15-CDH23复合物的分辨率结构。 结构数据将通过生物化学验证,并通过对突变钙蛋白的功能询问 生理上相关的机械感觉毛细胞注意与疾病相关的突变。我们 预计我们的研究将提供任何重要的蛋白质复合物的第一个高分辨率本地结构 用于机械转导并提供有关其功能特性和病理生理学的机械见解 与不同形式的听力障碍相关的机制。

项目成果

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