Die Rolle des Transmembranproteins 145 (TMEM 145) in der Funktion der Cochlea und beim sensorischen Hörverlust

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Katrin Reimann; Professorin Dr. Nicola Strenzke
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544132987

Hörverlust betrifft mehr als 5% der Weltbevölkerung und hat weitreichende Auswirkungen auf das psychosoziale Wohlergehen, die Kommunikationsfähigkeit und die berufliche Leistungsfähigkeit. Die meisten Fälle sind auf die Degeneration der sensorischen Haarzellen zurückzuführen. Die Cochlea enthält zwei Typen von Haarzellen: innere Haarzellen (IHCs) als primäre sensorische Rezeptoren und äußere Haarzellen (OHCs) als mechanische Verstärker von Schallwellen. Ein exklusives Merkmal der OHCs ist ihre mechanische Stimulation durch eine direkte Verbindung zur Tektorialmembran über einen Proteinkomplex, die „tectorial membrane attachment crown“ (TM-AC). Bisher identifizierte Komponenten der TM-ACs sind die sezernierten Proteine Stereocilin, Otogelin und Otogelin-like. Mutationen oder genetische Deletion dieser Proteine führen zu Hörverlust beim Menschen bzw. im Maus-Modell. Das intrazelluläre Membranadapterprotein tubby kolokalisiert mit den TM-ACs und tubby-Mutationen führen zum Verlust der TM-ACs aus den Stereozilien der OHCs. Diese Wechselwirkung von tubby mit den TM-AC-Proteinen lässt auf die Anwesenheit eines weiteren, bisher unbekannten, Transmembranproteins schließen, das die Interaktion über die Stereozilienmembran hinweg vermittelt. Wir enteckten, dass TMEM145, ein GPCR-homologes Transmembranprotein, spezifisch mit TM-ACs kolokalisiert ist. Deletion von TMEM145 im Mausmodell führt zu Hörverlust, der dem Phänotyp von Stereocilin- und tubby-Mutanten entspricht. In diesem Versuchsvorhaben wollen wir die Funktion von TMEM145 in den Stereozilien der OHCs, insbesondere in Bezug auf die TM-ACs, aufklären. Dazu werden wir mithilfe von Superresolution-Mikroskopie die räumliche Verteilung von TMEM145 im Haarbündel, sowie die Lagebeziehungen zu den TM-AC-Proteine untersuchen. Zur Klärung der Funktion von TMEM145 für Assemblierung, Stabilität und zelluläre Lokalisation der TM-ACs, sowie für die Haarbündel-Struktur, werden wir Änderungen in Struktur und Proteinverteilung in OHC-Stereozilien von TMEM145-knockout-Mäusen mittels konventioneller Fluoreszenzmikroskopie, Superresolution-Mikroskopie und Elektronenmikroskopie analysieren. Die vermuteten direkten Interaktionen zwischen TMEM145 und TM-AC-Proteinen werden mittels biochemischer Bindungs-Assays und durch Rekonstitution des Komplexe in heterologen Expressionssystemen getestet. Die Konsequenz der TMEM145-Deletion auf funktioneller Ebene soll mit Patch-Clamp-Ableitungen und Live-Cell-Imaging geklärt werden. Weiterhin werden auf physiologischer Ebene die Auswirkungen von TMEM145-Deletion auf altersabhängigen Hörverlust und auf Lärmtrauma untersucht. Schließlich werden wir in einem Patientenkollektiv mit angeborenem Hörverlust nach ursächlichen TMEM145-Mutationen screenen. Wir erwarten, dass diese Erkenntnisse zu einem verbesserten Verständnis von TMEM145- und TM-AC-abhängigem Hörverlust führen und neue Perspektiven für gezieltere Prävention und zukünftige Gentherapien bei Schwerhörigkeit eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Dominik Oliver