单分子荧光显微技术揭示活体内耳毛细胞静纤毛中MYO7A驱动货物运输的调控机制

为解决感音神经性耳聋中毛细胞静纤毛退化机制不明的问题，研究人员通过单分子荧光显微技术（STELLA-SPIM）实时观测了MYO7A（肌球蛋白VIIA）在活体小鼠内耳毛细胞静纤毛中的运输过程。研究发现MYO7A需解除尾部自抑制并形成二聚体才能定向移动，而膜锚定或与harmonin b（谐蛋白b）片段结合时仅表现阶梯式运动。该成果为理解耳聋病理机制及开发再生疗法提供了新视角。

　　

研究背景与意义

全球约20%人群受听力损失困扰，其中感音神经性耳聋因毛细胞静纤毛不可逆损伤缺乏有效治疗手段。静纤毛作为机械传感器，其顶端tip-link复合体（含CDH23/PCDH15二聚体）通过机械电转导通道（MET）将声波转化为电信号。MYO7A等非经典肌球蛋白对静纤毛发育至关重要，但其运输机制尚不明确。例如：MYO7A如何克服尾部自抑制？能否像MYO5A（肌球蛋白VA）一样二聚化行走？这些问题对理解耳聋病理和开发再生策略具有关键意义。

关键技术方法

研究采用双视角倒置选择性平面照明显微镜（diSPIM）建立STELLA-SPIM技术，实现对活体小鼠前庭毛细胞静纤胞的单分子追踪。通过条件性二聚化系统（FKBP/FRB-AP20187）和组成型激活突变体（RK/AA、ΔSH3-ΔM/F2）调控MYO7A活性，结合HaloTag-JFX554标记，定量分析运动参数。样本来源于出生后2-5天（P2-5）小鼠前庭器官原代培养细胞。

研究结果

MYO7A二聚体在静纤毛中的定向运动

强制二聚化的MYO7A-HMM（类重酶解肌球蛋白片段）表现出持续性定向移动，平均速度101±53 nm/s，运行长度2.3±1.0μm，显著长于体外实验结果。

组成型激活突变体的运动特性

解除尾部自抑制的MYO7A-RK/AA（M/F2结构域突变）和MYO7A-ΔSH3-ΔM/F2（截短尾部）均显示持续性运动，但频率低于强制二聚化体，提示SANS（支架蛋白）可能参与天然二聚化激活。

膜锚定MYO7A的运动受限

通过IL2Rα跨膜结构域将MYO7A锚定在膜上后，仅观察到阶梯式运动（88±27 nm/s），与MYO10-MD（肌球蛋白X头部）的快速定向运动（701±297 nm/s）形成鲜明对比，表明膜锚定抑制MYO7A的持续性运输能力。

harmonin b片段耦合的阶梯式运动

与harmonin b的DFCR片段（含PST结构域）耦合后，MYO7A-HMM呈现阶梯式运动，速度与二聚体相当但缺乏持续性，暗示harmonin b可能通过暂时性F-肌动蛋白结合协助MYO7A局部定位调整。

结论与展望

研究首次在活体毛细胞中证实：MYO7A需解除自抑制并二聚化才能实现持续性运输，而膜锚定或harmonin b耦合会限制其运动模式。这为理解tip-link复合体组装提供了三种可能模型：（1）"行走连接"模型：MYO7A二聚体运输CDH23/PCDH15；（2）"支架优先"模型：harmonin b先定位再招募其他组分；（3）"行走链接"模型：预组装的tip-link被整体运输。该成果不仅深化了对耳聋机制的认识，其STELLA-SPIM技术还可拓展至微绒毛、纤毛等其他细胞突起的研究，为遗传性疾病的精准诊断和治疗靶点开发提供新工具。