我院人類疾病基因研究四川省重點實驗室朱獻軍教授疾病模型研究取得新進展。課題組與北京生命科學研究所王濤教授團隊合作，在視紫紅質(zhì)蛋白合成和感光細胞病變機制研究方面取得重要進展。

研究成果以“ER complex proteins are required for rhodopsin biosynthesis and photoreceptor survival in Drosophila and mice”（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)復(fù)合體蛋白在果蠅和小鼠視紫紅質(zhì)蛋白生物合成和感光細胞存活方面起重要作用）為題，于2019年7月1日在自然出版集團旗下雜志Cell Death and Differentiation(《細胞死亡與分化》，中科院一區(qū))上發(fā)表。北京生命科學研究所王濤教授與電子科技大學附屬醫(yī)院四川省人民醫(yī)院朱獻軍教授為共同通訊作者，北京大學博士生熊亮堯、電子科技大學醫(yī)學院講師張琳為文章的共同第一作者。

視網(wǎng)膜色素變性（Retinitis Pigmentosa, RP）是一類常見的遺傳性視網(wǎng)膜病變，發(fā)病率在1/3500左右。RP病變累及視桿細胞，導(dǎo)致周邊視力受損，可至失明，給病人和家庭帶來極大的負擔。視紫紅質(zhì)（Rhodopsin）基因突變約占常染色體顯性RP的25％。視紫紅質(zhì)蛋白正確折疊、定位運輸對感光細胞的結(jié)構(gòu)、功能維持至關(guān)重要，已知的突變多影響視紫紅質(zhì)蛋白合成過程中從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到細胞膜的運輸。

   內(nèi)質(zhì)網(wǎng)復(fù)合體蛋白（ER complex proteins，EMC）是一類高度保守的由多個蛋白組成的跨膜蛋白復(fù)合體，在自噬、病毒感染、肺部發(fā)育和脂類分子轉(zhuǎn)運方面發(fā)揮重要功能。斑馬魚和果蠅的emc3 基因突變影響視紫紅質(zhì)合成和感光細胞功能。雖然視網(wǎng)膜變性病人中發(fā)現(xiàn)有EMC1突變，但EMC在哺乳動物視覺中的作用還未被證明，并且EMC在調(diào)控視紫紅質(zhì)合成中的分子機制以及不同EMC亞基的作用尚不清楚。

   為了研究影響視紫紅質(zhì)蛋白穩(wěn)態(tài)維持的基因，研究團隊開展了甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate，EMS）誘變劑誘導(dǎo)的遺傳篩選試驗，找尋影響視紫紅質(zhì)蛋白穩(wěn)態(tài)的突變體。其中鑒定了三個EMC亞基（emc3, emc5, emc6）的突變體；這些突變體均影響視紫紅質(zhì)蛋白Rh1的表達水平，影響光電轉(zhuǎn)換通路，引起漸進性感光細胞退行性病變。進一步研究發(fā)現(xiàn)EMC功能不依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解途徑（ER-associated degeneration,ERAD），而在視紫紅質(zhì)合成步驟中更早的節(jié)點調(diào)控蛋白表達水平。研究團隊進一步建立了其余emc基因的敲除品系，發(fā)現(xiàn)emc1, emc2A，emc4, emc8/9對細胞存活是必需的，而emc7和emc10 敲除無異常表型。并通過定量蛋白組學的方法證明EMC各個亞基對底物選擇的特異性，并提出不同EMC亞基調(diào)控特異的蛋白表達進而發(fā)揮不同的生理功能。為了探究EMC在哺乳動物中的功能，研究團隊進一步構(gòu)建了感光細胞特異的基因敲除小鼠模型，在小鼠感光細胞中敲除Emc3，發(fā)現(xiàn)Emc3的缺失導(dǎo)致視紫紅質(zhì)蛋白運輸嚴重受損，定位異常，感光細胞退行性病變、死亡，證實EMC功能在哺乳動物中是保守的。

   該研究證明了EMC在視紫紅質(zhì)生物合成和運輸中的重要功能，并揭示了EMC在維持果蠅和小鼠視網(wǎng)膜感光細胞結(jié)構(gòu)和功能中的重要生理作用，為視網(wǎng)膜色素變性等疾病干預(yù)研究提供了新思路。

研究項目獲得了國家自然基金委、國家重點研發(fā)計劃和四川省科技廳的經(jīng)費支持。

Cell Death and Differentiation(《細胞死亡與分化》是自然出版集團主辦的側(cè)重細胞生物學、疾病機理方向的專業(yè)期刊，屬于中科院分區(qū)一區(qū)，有較高影響力。

圖.EMC在視紫紅質(zhì)蛋白合成和運輸中起重要作用。（A）正向遺傳篩選分離emc3, emc5, emc6 突變體。（B）ERG檢測顯示emc3 突變體缺失延長去極化（prolonged depolarization afterpotential ,PDA)。（C）透射天子顯微鏡分析揭示emc3突變體出現(xiàn)感光細胞病變。（D）免疫熒光染色揭示視紫紅質(zhì)蛋白（綠色）異常積聚在Emc3 敲除視網(wǎng)膜感光細胞外核層（箭頭所示）。