ARL2在哺乳动物感光细胞中的功能研究

发布时间：2020-05-31 08:29

【摘要】：眼睛作为视觉形成的基础,其内部最为关键的结构组织是视网膜。视网膜承担着将光信号转导为视觉神经电信号的作用,而这一系列的光生化转变都依托于视网膜感光细胞层的存在。感光细胞层包含视杆和视锥两种感光细胞,分别主司暗视觉和明视觉,其外节段与内节段间由连接纤毛相连。视杆细胞外节膜盘内含视紫红质,其合成于感光细胞内节段,被运输到外节段,其运输过程受多种蛋白因子所调节,而ARL2(ADP ribosylation factor-like protein 2)蛋白可能是这些调节因子中的一员。ARL2蛋白做为RAS超家族下ARF亚家族中ARL家族的一员,由Arl2基因编码,分子量约为20 KDa,能结合GTP且具有GTPase活性。已有学科研究报告中提示,ARL2参与到微管蛋白亚基的折叠,以及异二聚体蛋白的组装与去组装中,对微管的完整性也起到调节作用。ARL2在视网膜中定位感光细胞内节段,但目前为止对其具体作用及功能还不甚明确。本文通过培养细胞的过表达实验,发现Arl2基因及其相关突变位点载体过表达会导致转染细胞微管网络结构崩坏,纤毛形成受阻。同时,我们构建了Arl2基因视网膜特异性敲除的小鼠模型并对对该基因敲除小鼠表型进行系统研究,结果表明,ARL2蛋白缺失引发微管蛋白α/β-tubulin异二聚体产生减少,解聚增加,使得微管形成发生障碍,感光细胞纤毛段发育受阻,形态结构异常,直接影响其对光信号转导蛋白到外节段的运输,从而使感光细胞功能丧失,最终导致感光细胞凋亡,视网膜变性发生。由此可见,ARL2蛋白通过维护微管蛋白合成稳定和微管动力学动态平衡来实现对感光细胞微管网络和纤毛段的形态结构功能的维持,并直接或间接地影响到视网膜形态结构与功能。通过ARL2蛋白在视网膜中的研究为探索视网膜色素变性找到新的研究方向和思路。
【图文】：

条纹,眼球结构

传输系统是由眼球、视神经和大脑内视觉响应区组成。眼球负责将外界环境光号转导为电信号；视神经介导将电信号快速传递入大脑；大脑内视觉响应区最将获得的信号进行处理整合，，并对下属效应器作出指挥。眼睛作为一个光学传导系统，其生理结构极其精密复杂，从外到内分别由巩、角膜、虹膜、睫状体、脉络膜、视网膜、房水、晶状体、玻璃体等组成，如 1-1 所示。巩膜附着于眼球外壁，由强韧的纤维结缔组织构成，对眼球具有支持保护作用；脉络膜位于视网膜和巩膜之间，内含丰富血管网，对视网膜具有营作用；角膜不仅透明透光，还可保护眼睛免受创伤和感染；虹膜富含色素，其有斑点、条纹等，可作为生物识别技术靶向位点，此外，虹膜具有收缩性且中开孔，对射入眼球内部的光强度具有调节作用；晶状体是特化细胞所组成的具高度组织特异性的透明胶质纤维结构，其受睫状体牵拉，可改变自身屈度，对来环境光光路具有调节作用；房水和玻璃体共同组建成眼球的液体屈光环境，眼内压的稳定和眼球形态的支持都有积极作用。角膜、房水、虹膜、晶状体、状体、玻璃体作为一个完整的屈光结构单元，对外界环境射入眼球的光进行精调控折射，使外环境图像反射出的光能准确投射到视网膜上[1]。

生理结构,视网膜,视锥细胞,视杆细胞

图 1-2 视网膜生理结构图 Edited by www.retinareference.com1.3 感光细胞结构与原始视觉信号形成人类能拥有如此精妙的视觉，归功于其拥有高度极化的视网膜感光细胞。根据细胞种属划分，感光细胞可分为：视杆细胞和视锥细胞。在数量方面，视杆细胞约占感光细胞总数的 95%。视杆细胞主要分布于视网膜周边；而视锥细胞则主要分布于视网膜黄斑区，且在视网膜中央凹处只分布有视锥细胞。视杆细胞与视锥细胞皆由外节段、内节段、胞体和突触末端四部分组成。视杆细胞外节段呈细杆状，内部层叠千个膜盘样结构，并且被细胞质膜包裹成囊状[5]视杆细胞所含感光物质为视紫红质（rhodopsin），视紫红质被包裹于膜盘中，参与视觉形成初期光化学级联反应[6]。视锥细胞外节段相较于视杆细胞外节段短小且呈圆锥状，其层叠膜盘未被细胞质膜包裹成囊状，而是直接与感光细胞所处外环境空间自由联通。视锥细胞所含色觉感光物质有三种，分别为：蓝敏色素(cyanolabe)、绿敏色素(chlorolabe)、红敏色素(erythrolabe），感光物质被包裹于膜
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q436

【相似文献】