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在生物体内,蛋白质的合成过程依赖于氨酰tRNA合成酶群（aminoacyl-tRNA synthetases,ARSs）的催化活性,不同的ARSs可以通过氨酰化作用催化不同的氨基酸和与之相应的tRNA结合以确保遗传信息的正确传递。除了氨酰化作用,一些氨酰tRNA合成酶有编辑功能,即当错误的氨基酸与特定的密码子结合后,其编辑功能能够防止错误的翻译。氨酰化和编辑是氨酰tRNA合成酶非常典型和保守的功能,然而,在原核生物到脊椎动物的进化过程中,一些氨酰tRNA合成酶获得了额外的结构域并因此具备了一些非典型功能:调控转录和翻译、信号转导以及细胞迁移、血管生成、炎症反应和肿瘤发生等。越来越多的研究表明不管是氨酰tRNA合成酶的典型功能还是非典型功能发生缺陷都会导致人类疾病。氨酰tRNA合成酶存在于在细胞质基质和线粒体中,细胞质基质中的氨酰tRNA合成酶基因被命名为ARS,线粒体中的氨酰tRNA合成酶基因被命名为ARS2。人类编码异亮氨酰tRNA合成酶（isoleucyl-tRNA synthetase,IARS）的基因发生突变后所造成的一些临床症状已被报道,如生长迟缓,智力低下,肌张力减退和小儿肝病等。对三个没有血缘关系的IARS突变个体进行研究,发现突变个体的IARS基因的突变方式的不同,具体的临床症状严重程度是不一样的。IARS突变的人类个体中,IARS的一个等位基因完全失去功能,另一个等位基因保留部分功能,症状严重程度的不同在于突变位点是否位于保守结构域。IARS的突变会引起肝功能障碍,但是IARS是如何影响肝脏或其他消化器官的发育或功能还没有明确的报道。在对ENU诱变处理的消化器官发育缺陷突变体的筛选中,iarsV9/V9突变体表现出严重的肝肠缺陷,我们对iars V9/V9突变体进行基因的定位克隆,发现该突变基因位于11号染色体上,基因组DNA测序结果表明突变基因中位于exon22与intron22之间的剪切位点发生了一个碱基的改变,从T变成了A。预测突变体的mRNA编码的蛋白序列与野生型相比,缺少26个氨基酸,即缺失一小部分蛋白结构域。人类IARS的突变会造成的一系列的多系统疾病,这些突变个体有着共同的临床病症,如在胎儿时期就发育迟缓、智力障碍等。根据IARS突变位点不同以及突变位点是否位于保守结构域,具体的临床症状严重程度是不一样的。为构建不同突变形式的iars带来的不同的表型对于斑马鱼消化器官的影响,我们通过基因编辑技术CRISPR/Cas9在斑马鱼中对iars进行敲除,得到另一种突变体iars+1/+1,该突变体的在exon7插入了一个碱基,造成了移码突变,预测iars+1/+1突变体编码的蛋白只有269个氨基酸,而野生型的iars编码的蛋白有1271个氨基酸,因此iars+1/+1突变体可能缺失了大部分蛋白结构域。我们直接对两种突变体进行比较观察,2dpf时,iarsV9/V9突变体和野生型没有明显的表型差异,而iars+1/+1突变体能与sibling区分开,表现出头部和眼睛偏小。5dpf时,iarsV9/V9突变体头小眼睛小的表型对比sibling会更明显,表现出没有鱼鳔,心包水肿,卵黄囊吸收不良等,而这些表型在iars+1/+1突变体中表现的更为明显,iars+1/+1突变体较sibling或者iarsV9/V9突变体更易区分。对两种突变体进行死亡统计,iarsV9/V9突变体比iars+1/+1突变体的存活时间稍长,iarsV9/V9突变体在9dpf到11dpf死亡,iars+1/+1突变体在6dpf到9dpf死亡。iars+1/+1突变体对比iarsV9/V9突变体,在消化器官发育缺陷、颅面骨骼缺陷、肝脏细胞增殖水平以及内质网压力上表现出更严重的表型。综上所述,iars对于斑马鱼消化器官的发育是必须的,我们的研究表明iarsV9/V9突变体对比iars+1/+1突变体表型较温和,与人类IARS突变体中突变位点的不同而临床症状严重程度不同是相吻合的。