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微管在细胞生命活动过程中起着重要作用,它与微丝、中间丝一起形成细胞骨架,维持细胞形态结构和功能。细胞骨架参与细胞内细胞器运动、膜泡运输和细胞内大分子复合物组装等多种细胞生命活动。在多细胞动物中γ微管蛋白与TUBGCP2和TUBGCP3组成丫微管蛋白小复合物,它是微管成核必需的。γ微管蛋白小复合物与TUBGCP4、TUBGCP5和TUBGCP6组装成γ微管蛋白环状复合物。γ微管蛋白小复合物特异蛋白是胚胎发育必需的,而对于γ微管蛋白环状复合物特异蛋白在胚胎发育中的功能研究较少。人类常染色体隐形小头畸形伴随脉络膜视网膜炎患者中存在TUBGCP4突变,但是导致这一疾病的具体机制尚待进一步研究。本研究利用同源重组方法建立了 Tubgcp4敲除小鼠模型。杂合子小鼠无明显表型。杂合子小鼠交配产生后代中,野生型和杂合子比例接近2:1,没有纯合子突变小鼠出生,说明Tubgcp4敲除导致纯合突变小鼠在出生前死亡。利用各时期胚胎基因型鉴定、囊胚体外培养、蜕膜切片观察等方法,确定纯合子突变小鼠在发育6.5天左右死亡,小鼠胚胎原条发生障碍。显示Tubgcp4在小鼠胚胎发育原条形成过程中具有重要功能。为了进一步研究Tubgcp4导致人类常染色体隐性小头畸形伴随脉络膜视网膜炎的具体机理,分析了 Tubgcp4杂合子小鼠的头围和视网膜功能。小鼠视网膜电位图检测结果显示,Tubgcp4杂合子小鼠视杆反应和视锥反应相较于野生型小鼠都有显著性降低,提示小鼠视网膜存在功能障碍。透射电镜观察小鼠视网膜超薄切片,杂合子小鼠视网膜感光细胞外节结构紊乱,外节膜盘排列杂乱。而且在感光细胞的内节和视网膜上皮(RPE)细胞中存在典型的自噬体。证实在杂合子小鼠视网膜中丫微管蛋白环状复合物解聚。本研究有助于理解微管负极结合蛋白在维持感光细胞正常结构和功能中的作用,Tubgcp4可以作为治疗人类视网膜变性相关疾病的新靶标。自噬是一种依赖于自噬体和溶酶体的细胞代谢过程,它在支持细胞代谢和清除细胞内损伤细胞器和蛋白质中起着重要作用。许多证据表明自噬在视网膜感光细胞外节更新过程中起着重要作用。本研究证明在杂合子小鼠视网膜中自噬标志物LC3-II的表达量高于野生型小鼠。小鼠视网膜冰冻切片后,用LC3抗体对自噬体进行免疫荧光染色标记,发现自噬体主要集中在感光细胞内节和RPE细胞中。而且,免疫共沉淀实验显示,Tubgcp4与自噬相关蛋白Atg7相互作用。本研究为γ微管蛋白环状复合物特异蛋白Tubgcp4通过调节自噬发生,并参与哺乳动物视网膜结构和功能维持提供了依据。