βB2晶体蛋白基因敲除可引起白内障并降低C57BL/C小鼠生殖功能

摘要

晶状体中的蛋白质主要包括晶体蛋白(crystallins)、膜蛋白(membraneprotein)和细胞骨架蛋白(cytosteletal protein)等。按水溶性与否可分为可溶性蛋白(晶体蛋白)、非可溶性蛋白(膜蛋白、细胞骨架蛋白、聚合的晶体蛋白)。人晶状体内90％的可溶性蛋白是晶体蛋白：分别是α、β和γ晶体蛋白。 目前对α-晶体蛋白的功能研究比较广泛，它的分子伴侣作用已得到世界公认。对β-晶体蛋白的研究还比较少，其中βB2晶体蛋白(βB2 crystallin，Crybb2)在β族晶体蛋白中含量最高，而且它的水溶性成分呈年龄依赖性增高，因此，它的正常结构及其水溶性成分水平，对维持晶状体的高折射系数和透明至关重要。这种反常性增高势必包含了它在维持晶状体透光性中的重要作用，因此它的功能值得进一步研究。 基因敲除是研究蛋白功能的一个重要手段，已有研究证明α-晶体蛋白基因敲除可以导致白内障，而且α或β-晶体蛋白基因突变也可以导致白内障。文献报道Crybb2基因突变可降低生殖功能。目前国内外尚未有Crybb2基因敲除动物模型的报道，因此我们选择此蛋白作为靶点，利用Crybb2基因敲除小鼠模型，来研究该蛋白在维持晶状体透明性中的作用和其晶状体外生物学功能。 本文主要通过观察Crybb2基因敲除对小鼠晶状体结构的影响及其在晶状体内和晶状体外组织的定位，分析该蛋白在维持晶状体透明性中的作用并研究其晶状体外功能。主要方法： 1．Crybb2基因敲除小鼠模型的建立及鉴定 此部分工作是应第二军医大学第一附属医院中心实验室要求，与美国纽约iGTL实验室合作并最终在美国iGTL实验室完成，最后以馈赠方式供我们研究专用。小鼠品系为C57BL/C小鼠，小鼠模型为10只杂合子，已成功进行繁殖超过30代，子代小鼠生长发育状况良好。 取鼠尾末端组织，通过PCR技术对小鼠基因型进行鉴定：取小鼠眼晶状体进行匀浆离心后取上清液，通过Western blot技术对晶体蛋白的表达进行鉴定。鉴定后将小鼠分类饲养繁殖。 2．Crybb2基因敲除小鼠晶状体结构特征 用暗视野显微镜观察经氧化损伤后晶状体体外培养的混浊程度。HE染色观察晶状体囊膜下皮质的厚度随年龄的变化，并与野生型同品系小鼠对比。免疫组织化学研究其在晶状体内的定位。 3．Crybb2基因敲除小鼠晶状体外功能研究 图形视网膜电图(pattern electroretinogram，P-ERG)研究Crybb2基因敲除后视觉电生理的改变。Western Blot，PCR和免疫组织化学方法检测Crybb2 mRNA，Crybb2在晶状体外阳性表达(视网膜、大脑、脊髓、睾丸、卵巢)，尽管是低水平表达。数小鼠产仔数，精子计数，睾丸称重，大体形态和HE染色观察形态学改变研究Crybb2基因敲除后小鼠生殖功能的改变，并与野生型同品系小鼠对比。 实验结果： 1．Crybb2基因敲除小鼠模型建立后，经Western blot鉴定，纯合小鼠晶体蛋白未检测到Crybb2的表达，杂合及野生型小鼠晶体蛋白在分子量23KD处检测到该蛋白的表达。 2．Crybb2基因敲除导致小鼠白内障的发生，白内障均发生在前或后皮质部，最早发生于出生后8周左右。Crybb2定位于晶状体皮质囊膜下，基因敲除后，晶状体抗氧化能力下降，随年龄增加，皮质变薄。 3．P-ERG检查发现Crybb2基因敲除小鼠振幅降低。野生型小鼠视网膜，大脑，脊髓，睾丸，卵巢中可检测到Crybb2 mRNA，Crybb2阳性表达。Crybb2基因敲除后，精子活力下降，计数减少，小鼠睾丸和卵巢外观减小，睾丸重量减轻。小鼠生仔数目轻度减少，窝数减少。 结论： 1．Crybb2基因敲除可以导致C57BL/C小鼠白内障的发生，为皮质性白内障，皮质混浊程度随年龄增加而增加，皮质厚度随年龄的增加而变薄。 2．Crybb2基因敲除可以降低C57BL/C小鼠生殖功能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩写表

声明

前言

第一部分:pB2晶体蛋白基因敲除C57BL/C小鼠模型的建立及鉴定

一、材料和方法

二、结果

三、讨论

第二部分 βB2晶体蛋白基因敲除可引起C57BL/C小鼠白内障

一、材料和方法

二、结果

三、讨论

第三部分 βB2晶体蛋白基因敲除可降低C57BL/C小鼠生殖功能

一、材料和方法

二、结果

三、讨论

全文小结

1主要研究结果

2主要创新点

3存在不足

4进一步研究方向

参考文献

综述一 先天性白内障的分子遗传学研究

综述二 老龄化与视力：晶体蛋白的结构、稳定性和功能

在读期间发表论文和参加科研工作情况

致谢