视网膜变性(retinal degeneration)是由感光细胞异常引起的一类疾病的统称,是致盲疾病的重要因素之一。在人类视网膜变性疾病中,发现的突变基因有很大一部分由于影响了蛋白在感光细胞中的运输而导致感光细胞死亡的。目前尚无有效的预防和治疗措施,发现新的致病基因和致病机理可为临床诊疗提供重要依据。Arl2基因是Arl基因家族的一个成员,它编码20kDa的GTP水解酶,在真核生物中高度保守且普遍表达,参与微管蛋白折叠、与线粒体的运动性相关。感光细胞内异戊二烯化蛋白运输到感光细胞外节段需要PDEδ的参与及其变构调节因子ARL2的调控释放。本课题旨在对Arl2条件性敲除小鼠进行表型的初步鉴定,研究ARL2是否参与感光细胞内异戊二烯化蛋白等膜蛋白的运输,以及在视网膜中的对线粒体、微管蛋白的影响。通过利用Cre/Loxp和Frt/Flp重组系统,获得特异Arl2基因敲除的小鼠。采用视网膜电图方法检测、免疫组织化学方法、激光共聚焦扫描显微镜观察,透射电镜拍摄等技术鉴定小鼠的初步表型,视网膜中膜蛋白(如PDE6D、GRK1、GC1、MLopsin等)的表达量以及在细胞内的定位是否发生改变,并判定视网膜的组织形态学和功能是否受影响。与野生型小鼠相比,Arl2-/-小鼠在P12天时体型和眼睛都明显较小。在P30,Arl2基因敲除小鼠的感光细胞死亡,内节、外节缩短。视网膜变薄,细胞层数因凋亡而明显减少,并检测到凋亡信号。敲除小鼠在明适应和暗适应中视网膜电生理反应性均降低,暗示了视锥视杆细胞数量减少或功能损坏。TM(rhodopsin、opsin、GC1、CNGA1/3)和PM(Tα、GRK1、PDE6)蛋白的表达水平略微下调,其中Rhodopsin和INPP5E蛋白的荧光染色观察到少量异常定位,多数蛋白但并未出现运输异常。另外,Arl2基因敲除还导致线粒体和微管蛋白表达水平下调;并意外地发现敲除小鼠不能形成完整的血管结构。根据以上得出结论,ARL2对维持感光细胞存活和视网膜结构功能的完整性至关重要,并对感光细胞的外节的正常发育起重要作用;ARL2对大多数膜蛋白的运输不是必需的,但对Rhodopsin、INPP5E的胞内运输起微调作用——ARL2可能是Rhodopsin、INPP5E的调节释放因子;ARL2还在视网膜血管发育中发挥重要作用,具体机制还有待进一步研究;Arl2基因在眼睛中的敲除通过凋亡,使微管解聚、线粒体减少,对膜蛋白的运输异常三个途径导致视网膜变性。