耳感觉细胞静纤毛是从肠道微绒毛进化而来的吗

进化喜欢借钱。它可以采用已经成功的生物结构并改变它直到它起到新功能的作用。研究组织肠道微绒毛的蛋白质的两个独立小组现在怀疑这可能是内耳毛细胞毛细胞静纤毛的发展的情况。虽然功能上非常不同，但组织微绒毛和毛细胞静纤毛的蛋白质复合物具有惊人的相似性。这两篇论文都发表在1月25日的Developmental Cell上。

肠道微绒毛是指肠道的指状突起。它们帮助身体捕获通过肠道的营养物质。微绒毛的大小大致相同，包装非常紧密，为肠道细胞增加了表面积，确保它们尽可能多地吸收营养。该组织还帮助他们完成第二项工作，即作为抵御潜在微生物入侵者的主动障碍。

众所周知，肠道微绒毛的骨架是由肌动蛋白丝组成的，但两个研究小组在新细节中描述的是将这些突起连接在一起的蛋白质复合物 - 它与内耳毛细胞静纤毛的研究早期发现的有多少相似之处。这些结构性见解证明肠道和耳朵通过进化相连。

“肌动蛋白突起是人体中非常常见的结构：大多数上皮细胞具有这种结构，我们的气道系统，我们的肾脏结构，甚至一些我们的感觉神经元，”香港结构生物学家张明杰说。科技大学，其中一篇论文的高级作者。

“我认为我们听觉中的感觉系统和我们的视力很可能会在以后的早期结构中加入，因为形成这些结构的蛋白质成分的基本原理高度相似，”张说道，警告我们仍然需要坚实的证据。

另一篇关于如何组织肠道微绒毛的论文的高级作者马修泰斯卡分享了张的理论。

“虽然推动微绒毛和静纤毛细胞形成的机制可能不尽相同，但我们总觉得这些结构的构建和组织方式会有相似之处，”范德比尔特大学学院的细胞和发育生物学家Tyska说。医学。“这是基于几十年前的研究，这些研究表明，当感觉细胞长大的毛细胞静纤毛时，它们似乎从小微绒毛开始。毛细胞不知何故学会采取微绒毛并夸大它们并建立静纤毛，当我们观察肠道系统，我们所看到的可能是耳内机械感觉细胞的原始版本。“

Tyska还想知道毛细胞的机械感觉能力是否在肠道中有某种起源。支持这一点的一项证据是2014年Nature Communications(DOI：10.1038 / ncomms9871)的一项研究，该研究表明液体在胎盘上皮细胞表面的流动导致微绒毛生长。下一步将是看这种反应是否与肠道平行。

对于张，另一个难以解决的难题是为什么单个突变可以导致像Usher综合征一样使人衰弱的疾病，这会导致听力和视力丧失，而肠道微绒毛的相应突变则不那么严重。如果在进化时间内肠道较老，那么直肠可能只需要更多时间来开发强大的备份系统。

“当你有大量的基因组数据时，更难以确定哪种突变可能导致疾病，”张说。“本文为那些研究肠道微绒毛的人提供了一个起点，以寻找会改变其功能并导致问题的变化。”

Tyska分享了这一倡议，他的论文已经在研究突变蛋白之一(称为ANKS4B)的扰动如何破坏微绒毛的粘附和组织。只需要一点点破坏，微绒毛就会看起来像一排排的电话杆到粗糙地毯上的纤维。更令人兴奋的是，这些结果反映了在导致亚瑟综合征的遗传缺陷的静纤毛系统中所见，进一步强化了跨越不同组织类型保护肌动蛋白突出结构的想法。