聽障基因TMPRSS3突變之功能分析

TMPRSS3 (transmembrane protease, serine 3) 已經發現牽涉在非症候群聽障中的一個新基因，當TMPRSS3基因發生突變後已知會影響到耳蝸內Na+的再吸收因而造成聽障(DFNB8和DFNB10)。TMPRSS3 (transmembrane protease, serine 3)是屬於第二型穿膜絲氨酸蛋白(type II transmembrane serine protease，TTSPs)的超級家族之一。這是第一個被提出與非症候群有關的酵素基因。台灣地區對於TMPRSS3基因在非症候聽障患者中的相關研究相當闕乏，在之前我們實驗室針對台灣地區的非症候群聽障患者進行TMPRSS3 基因的突變分析，結果在230位聽障患者中發現有14位聽障學童有突變的發生，所佔的比例為6.09 % (14/230)，然而針對這些突變所造成的致病機轉我們並不清楚。而且TMPRSS3在耳蝸內活化epithelial sodium channe (ENaC)促使Na+再吸收的機制也很模糊，可能是直接作用或者間接作用。再者有些研究推測in vivo的狀態下TMPRSS3在耳蝸內的受質可能不只有ENaC一種。因此本計畫將針對下列四點：(1) 探討TMPRSS3基因突變後造成非症候群聽障的功能影響；(2) 瞭解TMPRSS3與ENaC在Na+的再吸收作用機制中彼此的相互關係；(3) TMPRSS3基因在耳蝸內除了ENaC外是否還有其他受質；(4) TMPRSS3與TMPRSS1或TMPRSS5之間在聽力的產生上是否會相互影響。
本計劃擬利用分子生物學、細胞生物學、動物模式和電生理等研究法分三年來加以探討。第一年：擬利用兩個分析系統--- sGASP(secretory Genetic Assay for Site specific Proteolysis)系統和爪蟾卵母細胞(Xenopus oocyte)表現系統來探討TMPRSS3基因missence突變後造成功能上的影響。另外我們也將利用in vitro splicing analysis來探討intron突變所造成的影響；第二年：進一步的利用human lung carcinoma cell (H441) 來探討TMPRSS3基因missence突變造成功能上的影響，另外我們也將利用瞭解正常和突變的TMPRSS3蛋白在細胞內的表現位置，同時利用siRNA技術、基因轉殖技術、whole-cell electrophysiology、雷射細胞擷取技術、TnT-coupled reticulocyte lysate system和共同免疫沈澱法探討TMPRSS3與ENaC之交互作用機制；第三年：探討neurotrophin家族的成員是否當TMPRSS3的受質之一，另外也想探討TMPRSS3與TMPRSS1或TMPRSS5之間的相互關係。相信如這計畫如獲得支持，在這計畫完成後將可進一步的瞭解TMPRSS3在內耳的功能角色和我們所發現的TMPRSS3突變點造成聽障的致病機轉，這些資料的建立將可提供預防或治療的一個策略。