The auditory inner hair cell (IHC) ribbon synapse operates with an exceptional temporal precision and maintains a high level of neurotransmitter release. However, the molecular mechanisms underlying IHC synaptic exocytosis are largely unknown. We studied otoferlin, a predicted C2-domain transmembrane protein, which is defective in a recessive form of human deafness. We show that otoferlin expression in the hair cells correlates with afferent synaptogenesis and find that otoferlin localizes to ribbon-associated synaptic vesicles. Otoferlin binds Ca(2+) and displays Ca(2+)-dependent interactions with the SNARE proteins syntaxin1 and SNAP25. Otoferlin deficient mice (Otof(-/-)) are profoundly deaf. Exocytosis in Otof(-/-) IHCs is almost completely abolished, despite normal ribbon synapse morphogenesis and Ca(2+) current. Thus, otoferlin is essential for a late step of synaptic vesicle exocytosis and may act as the major Ca(2+) sensor triggering membrane fusion at the IHC ribbon synapse.

Prelingual non-syndromic (isolated) deafness is the most frequent hereditary sensory defect. In >80% of the cases, the mode of transmission is autosomal recessive. To date, 14 loci have been identified for the recessive forms (DFNB loci). For two of them, DFNB1 and DFNB2, the genes responsible have been characterized; they encode connexin 26 and myosin VIIA, respectively. In order to evaluate the extent to which the connexin 26 gene (Cx26) contributes to prelingual deafness, we searched for mutations in this gene in 65 affected Caucasian families originating from various countries, mainly tunisia, France, New Zealand and the UK. Six of these families are consanguineous, and deafness was shown to be linked to the DFNB1 locus, 10 are small non consanguineous families in which the segregation of the trait has been found to be compatible with the involvement of DFNB1, and in the remaining 49 families no linkage analysis has been performed. A total of 62 mutant alleles in 39 families were identified. Therefore, mutations in Cx26 represent a major cause of recessively inherited prelingual deafness since according to the present results they would underlie approximately half of the cases. In addition, one specific mutation, 30delG, accounts for the majority (approximately 70%) of the Cx26 mutant alleles. It is therefore one of the most frequent disease mutations so far identified. Several lines of evidence indicate that the high prevalence of the 30delG mutation arises from a mutation hot spot rather than from a founder effect. Genetic counseling for prelingual deafness has been so far considerably impaired by the difficulty in distinguishing genetic and non genetic deafness in families presenting with a single deaf child. Based on the results presented here, the development of a simple molecular test could be designed which should be of considerable help.

Abstract Hearing loss affects ~10% of adults worldwide and is irreversible. Most sensorineural hearing loss is caused by progressive loss of mechanosensitive hair cells (HCs) in the cochlea of the inner ear. The molecular mechanisms underlying HC maintenance and loss are largely unknown. Our previous cell-specific transcriptome analysis showed that Limb-Bud-and-Heart (LBH), a transcription co-factor implicated in development, is abundantly expressed in outer hair cells (OHCs). We used Lbh -null mice to identify its role. Surprisingly, Lbh deletion did not affect differentiation and early development of HCs, as nascent HCs in Lbh knockout mice had normal looking stereocilia bundles. Whole-cell recording showed that the stereocilia bundle was mechanosensitive and OHCs exhibited the characteristic electromotility. However, Lbh -null mice displayed progressive hearing loss, with stereocilia bundle degeneration and OHC loss as early as postnatal day 12. Cell-specific RNA-seq and bioinformatic analyses identified Spp1, Six2, Gps2, Ercc6, Snx6 as well as Plscr1, Rarb, Per2, Gmnn and Map3k5 among the top five transcription factors up- or down-regulated in Lbh -null OHCs. Furthermore, this analysis showed significant gene enrichment of biological processes related to transcriptional regulation, cell cycle, DNA damage/repair and autophagy. In addition, Wnt and Notch pathway-related genes were found to be dysregulated in Lbh -deficient OHCs. We speculate that LBH may promote maintenance of HCs and stereocilia bundles by regulating Notch and Wnt signaling activity. Our study implicates, for the first time, loss of LBH function in progressive hearing loss, and demonstrates a critical requirement of LBH in promoting HC survival.