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发布时间:2019/07/08

2019年7月1日,我所王涛实验室在《Cell Death and Differentiation》杂志在线发表题为“ER complex proteins are required for rhodopsin biosynthesis and photoreceptor survival in Drosophila and mice”的研究论文。文章报道了内质网膜复合体蛋白在果蝇和小鼠视紫红质蛋白合成和感光细胞存活方面起着重要作用。

色素性视网膜炎(Retinitis Pigmentosa, RP)是一类常见的遗传性视网膜病变疾病,发病率在1/3500左右。由于视杆细胞的逐渐丢失,该病最终可导致患者失明,目前临床仍没有有效的治疗手段。视紫红质(Rhodopsin)基因突变约占常染色体显性RP的25%,研究视紫红质蛋白的折叠、运输和调控对该类遗传性视网膜病变疾病的治疗起着重要的启示作用。

通过大规模EMS诱变剂诱导的遗传筛选,作者鉴定到三个内质网膜复合体蛋白(ER Membrane Complex,EMC)亚基的突变体,EMC是一类高度保守的内质网跨膜蛋白复合体,由十个亚基组成,在自噬、病毒感染、肺部发育和脂类分子转运等多个方面发挥重要功能。EMC1突变已经在视网膜变性病人中被鉴定,但EMC在哺乳动物视觉中的功能尚未研究,同时,EMC调控底物蛋白的分子机制以及不同EMC亚基的作用并不清楚。

在文章中,EMC突变体果蝇表现出视紫红质蛋白水平的下降,并在视网膜电图中表现出持续去极化后电位的丢失。进一步的,作者发现EMC主要是通过影响视紫红质蛋白的合成途径而不是降解来调控其蛋白水平。通过电镜观察,EMC亚基的突变引起了明显的感光细胞退化。


(图1 左:EMC突变体果蝇视紫红质蛋白水平下降;右:小鼠感光细胞敲除Emc3导致视紫红质蛋白水平下降,同时定位异常)

(图2 EMC突变体果蝇持续去极化后电位的丢失)

(图3 EMC突变体果蝇出现感光细胞退化)

接着作者构建了一整套EMC其余亚基的基因敲除品系,并从个体水平、细胞水平以及视紫红质蛋白水平等方面评估不同亚基的重要性。通过定量蛋白组学的方法,作者证明EMC各个亚基对底物蛋白选择的特异性,并提出不同EMC亚基通过调控特异的蛋白表达进而发挥不同的生理功能。

最后作者在小鼠中验证了EMC对视紫红质蛋白水平调控和感光细胞结构维持的重要性,在小鼠感光细胞中特异性敲除Emc3导致视紫红质蛋白水平下降、定位异常,感光细胞发生退行性病变和死亡,证实EMC的功能在哺乳动物中的保守性。

该研究证明了EMC在果蝇和小鼠中视紫红质生物合成和感光细胞结构维持等过程中的重要功能,为色素性视网膜炎的疾病干预提供了新的思路。

王涛实验室2014级PTN项目学生熊梁尧和四川省人民医院朱献军实验室的张琳博士为该论文的共同第一作者,其他作者包括朱献军实验室的杨业明和李娜,国家质谱中心的赖文佳博士,北京生命科学研究所的王凤超博士,朱献军博士和王涛博士是该论文的共同通讯作者。该研究由国家自然科学基金项目、国家重点科研项目以及四川省科技部资助。