AP-3衔接蛋白复合体在视网膜发育过程中的作用

AP-3衔接蛋白复合体(adaptor 3 complex)的缺失在HPS病人及其小鼠模型pearl中可以导致多种细胞器包括黑色素体和溶酶体的生成和功能缺陷,造成多种细胞包括视网膜色素细胞的形态和功能异常，进而导致白化、视力低下甚至失明等临床症状，给病人造成极大痛苦。申请人前期工作发现AP-3的缺失导致视网膜细胞,特别是视网膜色素上皮（RPE）和感光细胞的早期发育过程出现异常。本项目拟利用pearl小鼠为模型，继续对视网膜细胞包括RPE和感光细胞进行深入、系统的发育研究， 探讨AP-3在视网膜发育过程中的作用。首先通过形态学研究，确定AP-3的缺失所导致的视网膜细胞，包括RPE细胞和感光细胞的形态/结构异常发生的时空特点，进而通过多种细胞生物学和分子生物学技术，探索AP-3在色素体生成、色素细胞分化和视网膜发育过程中的具体作用及其分子机制。

黑色素体是一种溶酶体相关细胞器，其内部的黑色素形成与沉积需要多种酶的共同作用，这些酶在细胞内的转运及定位需要内体-溶酶体膜泡转运系统的参与。AP-3和BLOC-3是溶酶体-内体膜泡转运系统的两个成员，AP-3 将黑色素体沉积需要的酶类由晚期内体富集到转运膜泡内，继而BLOC-3介导转运膜泡与II期黑色素体的识别、结合以及融合过程，从而完成黑色素合成酶类的运输。Beta3A 是AP-3的亚基，其在小鼠中由pearl （pe）基因编码，该基因与人类II型Hermansky-Pudlack Syndrome (HPS) 致病基因HPS-2同源。而pale ear （ep）小鼠是人类中I型HPS综合症的小鼠模型。为了分析HPS-1 和 HPS-2 突变在不同胚胎来源黑色素细胞中的表型，我们对ep和pe小鼠的眼球进行了分析。首先，我们发现ep和pe小鼠存在程度不同的眼球着色的延迟和减弱。进一步的研究表明，不同胚胎来源黑色素细胞中的黑色素体在ep和pe小鼠中呈现出不同的表型：在来自于神经脊的黑色素细胞中，巨大黑色素体（macromelanosome）只在ep小鼠的黑色素细胞中出现，而pe小鼠中对应的表型则是黑色素细胞的着色减少；在来自于视杯色素上皮的黑色素细胞中，pe小鼠的黑色体数目却比ep小鼠更多。此外，与野生型小鼠相比，ep和pe小鼠中都存在数量更多的未成熟II期和III期黑色素体。除了在黑色素体上存在不同的异常表型，ep和pe小鼠在脂褐质分布上也存在不同的表现形式：在ep小鼠的RPE中，脂褐质的积累明显强于野生型小鼠，而pe和双突变的小鼠中，脂褐质的积累较ep小鼠要更弱一些。我们的研究结果显示：HPS-1 和 HPS-2在黑色素体和脂褐质体的生成中发挥着不同的作用，在不同胚胎来源的组织中所发挥的作用也是有所不同的。