Cell头条：用“眼睛”来听声

时间：2012年9月4日

来源：生物通

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然而现在来自德国哥根廷大学的科学家们发现所有这些不同的蛋白共同存在于果蝇的听觉器官中，果蝇利用了视紫质和嗅觉受体蛋白来进行声音检测。这些研究发现发布在8月31日的《细胞》（Cell）杂志上。

生物通报道光感受器、化学感受器和听觉感受器细胞利用不同的蛋白来探测感官刺激：光感受器用视紫红质捕获光，化学感受器用嗅觉受体蛋白来结合有气味的物质，听觉受体利用离子通道来监控声音引起的震动。

果蝇的听力依赖于果蝇触角上的500个听觉感受器。启动这些细胞形成的基因还引导了人类眼睛中听觉感受器细胞的发育。通过分析果蝇听觉感受器细胞的遗传组成，科学家们在这些表中发现了274种表达的基因产物。“这些果蝇基因每5个就有一个在我们的基因组中具有一个垂饰，是一种人类耳聋的候选基因。除了已知听觉基因，我们还揭示了许多从前未显示与听觉具有相关性的基因，其中一些编码了嗅觉和视觉蛋白

为了检测化学感受器蛋白和光感受器蛋白是否是听觉所必需的，哥根廷大学的博士生David Piepenbrock将数以百计的突变果蝇暴露在不同的声音中，并检测这些果蝇听到了什么。大多数突变体具有严重的听力缺陷，证明了嗅觉受体蛋白和视紫质的听觉作用。Piepenbrock 说：“尤其视紫质突变体的听觉缺陷相当的严重。视紫质在眼中负责检测不同颜色的光线。如果一个视紫质遭到破坏，这些果蝇的听觉感受器细胞就只能对非常大声的声音做出反应。当我破坏两个视紫质时，这些果蝇对于大声音的反应都会丧失，果蝇完全失聪了。”而果蝇的听觉感受器细胞不会对光闪产生反应，表明视紫质在耳朵中的功能不依赖于光线。

Göpfert 解释说：“视紫质和化学感受器蛋白在听力中起作用在进化上是有趣的发现。在果蝇中，听觉感受器、光学感受器和某些化学感受器细胞似乎是由一类共同的祖先细胞进化而来。这种光传感器细胞居推测与听觉机械感受器更接近，因此发现这些细胞利用视紫质和化学感受器蛋白表明在化学感受器细胞和光学感受器细胞多样化之前这些分子有可能已经提供了感觉功能。”通过在果蝇听力器官中标记光感受器蛋白和化学感受器蛋白的作用，科学家们现在希望能获得这些蛋白质祖先功能以及感官信号级联进化的认识。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Drosophila Auditory Organ Genes and Genetic Hearing Defects

The Drosophila auditory organ shares equivalent transduction mechanisms with vertebrate hair cells, and both are specified by atonal family genes. Using a whole-organ knockout strategy based on atonal, we have identified 274 Drosophila auditory organ genes. Only four of these genes had previously been associated with fly hearing, yet one in five of the genes that we identified has a human cognate that is implicated in hearing disorders. Mutant analysis of 42 genes shows that more than half of them contribute to auditory organ function, with phenotypes including hearing loss, auditory hypersusceptibility, and ringing ears. We not only discover ion channels and motors important for hearing, but also show that auditory stimulus processing involves chemoreceptor proteins as well as phototransducer components. Our findings demonstrate mechanosensory roles for ionotropic receptors and visual rhodopsins and indicate that different sensory modalities utilize common signaling cascades.