果蝇Bard 蛋白调控视觉信号转导的分子机制研究

Vision is the most important sense to humans and most animals. Above 80% of the information we get is from vision, so researches about the mechanisms of phototransduction is one of the hot spots in the last few decades. Drosophila compound eye is a quite good model to study phototransduction. We have luckily screened out a mutant allele which does not response to light stimulation and displays retinal degeneration phenotype. We named it bard (blind and retinal degeneration). Currently there is few researches about Bard regulating phototransduction. In our project we plan to use Drosophila melanogaster as a model to study the role of Bard regulating phototransduction with cell biological, genetic, biochemical and molecular biological assays. The findings of our project can help underlying the mechanisms of phototransduction and developing new drugs.

视觉是人和动物最重要的一种感觉，人和动物至少有80%以上的外界信息通过视觉获得，因此，人们一直将视觉信号转导的分子机制作为研究的重点。果蝇的眼睛是研究视觉信号转导机制的良好模型，我们在一次大规模的筛选中，发现一株对光刺激没有反应并且视网膜会快速退化的突变株果蝇，我们将其命名为Bard (blind and retinal degeneration)，到目前为止，人们对该蛋白调控视觉信号转导的分子机制还知之甚少。本项目在此基础上，运用细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学等方法，详细研究Bard 蛋白的功能，并寻找影响其功能的关键位点，最终揭示Bard 蛋白介导视觉信号转导的机制。本研究可让人们更好地了解视觉信号转导复杂有序的过程，了解视觉信号转导的调控机制，还可以为人们寻找和开发一些治疗的视觉疾病的药物提供坚实理论基础。

视觉是人和动物最重要的一种感觉，通过视觉人和动物可以感知物体大小、颜色、动静等信息，同时可以通过视觉感知环境的变化，远离或避开对自身生存有害的环境。人和动物至少有80%以上的外界信息通过视觉获得，可以毫不夸张的说，视觉对人和动物的功能是无可替代的。. 长期以来，视觉信号转导都是国内外同行所研究的重点，科学家一直致力于发现调控视觉信号传导的分子，以揭示视觉的调控机制。据文献报道，视觉起始于视网膜上的视蛋白，视蛋白收到光刺激后活化下游的Gq蛋白，Gq蛋白活化下游磷脂酶C，磷脂酶C水解磷脂酰肌醇，将视觉从光信号转换为电信号，随后传递到下一级神经元，最终在大脑加工成视觉。近年来，随着筛选手段的不断更新和实验方法的改进，国内外学者发现和研究了许多参与视觉信号的调控分子，包括PLC、Gqα、PKC、ARR2、DAG kinase、CLUD等，让人们逐步地了解视觉信号转导的复杂有序的过程。需要指出的是，虽然近年来科学家在视觉调控机制的研究取得了不错的进展，但是还有很多重要的问题至今没有解决，开展这些研究对人们认识视觉转导的过程以及视觉疾病的发病机制均有十分重大的意义。. 果蝇的视觉信号转导过程和哺乳动物极其的相似，一直以来，果蝇的眼睛都是研究视觉信号转导的最佳模型。课题组通过人工诱变和Crispr-case9技术，定点敲出了果蝇眼睛内表达的基因，得到了上千株的突变体果蝇。课题组通过电生理记录和分子生物学等方法手段，从上千株突变体中筛选视觉信号异常的果蝇，随后开展进一步的研究，详细阐明这些分子调控视视觉的机制。. 我们之前在研究Mh 蛋白的过程中，发现Mh 在眼睛中也有表达，而且对视觉信号转导有重要的作用。我们发现Mh 与Gq 之间存在一定的联系。我们随后通过筛选发现一株对光刺激毫无反应的果蝇，我们称之为blindness and retinal degeneration (Bard fly)。随后我们通过电生理和细胞生物学的方法mapping该突变基因，发现Bard 突变体为Gq 蛋白的一个点突变，这是首次发现Gq 蛋白的一个点突变导致果蝇对光刺激毫无反应，进一步研究发现，该点突变是形成了没有功能的Gq 蛋白，不能激活下游的PLC，导致信号转导终止。该课题顺利实施为临床色素性视网膜炎和神经炎症等视觉疾病的诊疗提供了科学依据。