婴儿眼球震颤综合征（Infantile nystagmus syndrome,INS）是一种主要表现为眼球不自主的、持续重复的、有节律性的、往返摆动或跳动。该疾病多在出生两个月后或者六个月内发病,常常伴随视力低下、头摆动、斜视等多种症状。INS发病起因复杂,可为单独发生（即特发性婴儿眼球震颤）或伴随其它可辨认的感知缺陷。特发性婴儿眼球震颤遗传方式包括常染色体显性、常染色体隐性和X-连锁遗传。目前约有50%的X连锁的特发性婴儿眼球震颤患者与FERM domain-containing 7（FRMD7）基因突变相关联。FRMD7突变导致特发性婴儿眼球震颤的发病机制仍不清楚。因此,对于FRMD7分子机制的研究将是解释婴儿眼球震颤病理机制的最好切入点。本研究从与特发性婴儿眼球震颤关联的FRMD7突变出发,通过分子生物学和模式动物来研究FRMD7的功能,为婴儿眼球震颤的病理机制的研究提供新的思路。本实验室前期研究获得三个中国特发性婴儿眼球震颤家系,并通过遗传学方法发现导致这三个家系的致病原因是FRMD7基因突变（c.998dup A/p.His333Glnfs*2,c.580G＞A/p.Ala194Thr和c.973A＞G/p.Arg325Gly）,其中c.998dup A和c.580G＞A为新突变。然而,这些突变体如何影响FRMD7的蛋白功能仍然不清楚。Frmd7突变小鼠中水平视动反射（OKR）发生缺失,并丢失视网膜视神经节细胞的水平方向选择信号和γ-氨基丁酸（GABA）能的信号。FRMD7突变病人中也发现OKR的缺失。OKR受到上游方向选择性视神经节细胞的信号驱动,而视神经节细胞的方向选择信号的产生依赖视网膜中星爆无长突细胞的GABA能抑制信号。这些结果暗示FRMD7蛋白在方向选择性信号和OKR的产生过程中扮演重要的角色。另外有研究在Gabra2敲除小鼠中同样发现视网膜中方向选择性信号的缺失。GABRA2是GABA能A型（GABAA）受体的亚基之一,主要介导GABAA受体在突触内的固定,进而影响GABA能信号的传递。因此,推测FRMD7与GABRA2可能在同一个通路中发挥功能。本研究通过免疫沉淀方法,首先证明FRMD7与GABRA2存在相互作用。进一步用GST-pull down方法发现FRMD7直接和GABRA2的跨膜结构域3-4之间的胞质环状序列（loop）相互作用。FRMD7蛋白包含三个结构域:4.1蛋白、埃兹蛋白、根蛋白和膜突蛋白（FERM）结构域、FERM-adjacent（FA）结构域和羧基末端结构域。本研究发现FRMD7的FERM、FA结构域和GABRA2的胞质loop直接相互作用。通过组织免疫荧光方法,发现FRMD7和GABRA2在小鼠视网膜的内核层、内丛状层和神经节细胞层存在大量共定位。而内丛状层是星爆无长突细胞与神经节细胞突触连接的区域。上述的结果提示FRMD7可能参与视网膜内GABAA受体的突触内固定。本研究通过细胞免疫荧光,发现FRMD7突变体p.His333Glnfs*2与GABRA2没有共定位,而FRMD7 p.Ala194Thr和p.Arg325Gly突变体与GABRA2在细胞膜附近存在共定位。进一步通过GST-pull down方法,发现FRMD7 p.Ala194Thr和p.Arg325Gly与GABRA2胞质loop的相互作用强度下降。上述结果提示特发性婴儿眼球震颤相关FRMD7突变体干扰与GABRA2的相互作用。为进一步在体内研究FRMD7与GABRA2关系,通过生物信息学的同源比对,发现FRMD7的线虫同源蛋白FRM-3,二者在FERM结构域的氨基酸一致性为46.98%,相似性为77.58%。FRM-3蛋白可以在线虫神经元与体壁肌肉连接的突触中固定GABAA受体。本研究通过行为学实验,发现frm-3突变线虫的运动速率和排卵缺陷表型。通过回补实验,发现frm-3突变线虫体内表达野生型FRMD7蛋白不足以回补frm-3突变线虫的缺陷表型。进一步将GABRA2 loop插入到UNC-49B（线虫GABAA受体亚基）形成一个融合蛋白UNC-49B-A2loop,与野生型FRMD7蛋白在frm-3突变线虫共同表达可以回补线虫运动缺陷和排卵缺陷表型。通过荧光漂白恢复实验,证明野生型FRMD7蛋白可以直接回补GABAA受体在frm-3突变线虫突触内聚集的比例。与野生型相比,FRMD7突变体仅能部分回补线虫的缺陷表型。总之,本研究发现一个FRMD7新的相互作用蛋白GABRA2,发现FRMD7参与固定突触内GABAA受体。体内和体外实验共同结果证明FRMD7突变影响FRMD7与GABRA2的相互作用,减弱FRMD7的回补功能。本研究为婴儿眼球震颤病理机制的研究提供新见解,为未来婴儿眼球震颤疾病的治疗研究提供新的靶点。