目的:至少有80%以上的外界信息经视觉获得,视觉是人和动物最重要的感觉。通过视觉,人和动物可以感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静,获得对机体生存具有重要意义的各种信息,因此,视觉功能的正常与否至关重要。世界卫生组织调查显示,全球有近22亿人存在视力障碍问题,该问题已经成为一个全球瞩目的重大公共卫生问题。发掘调控视觉信号转导的蛋白,解析这些蛋白分子调控视觉的机制,为人们认知视觉信号传导的过程奠定坚实的理论基础,也为视觉疾病相关药物的开发提供理论依据。视觉疾病常见的为致盲性眼病,其中色素性视网膜炎是最常见的致盲性眼病,主要的病理变化是感光细胞功能进行性退化。前人的研究主要集中在核DNA编码的蛋白,比如PPR、OPA1、FXN和SPG7等蛋白,其突变会导致视觉疾病。随着研究的不断深入,学者们逐渐发现线粒体DNA也在视觉信号转导中具有重要作用,但是线粒体功能异常如何导致视觉疾病的机制人们还知之甚少。线粒体DNA因缺少组蛋白的保护,其突变率比核DNA高10-20倍。线粒体DNA突变在机体中具有阈值效应,是一个连续动态变化的过程,许多视觉疾病的患者在线粒体功能丧失较少的情况下,视觉功能是正常的;但随着线粒体功能逐步丧失,达到一定的阈值就会对视觉产生影响,因此,如何构建一个动态的模型来研究线粒体对视觉的影响至关重要。mt:CoI~(T300I)果蝇,该株果蝇在线粒体的细胞色素c氧化酶亚基I(CoI)中的第300位氨基酸存在点突变。在18°C饲养时,mt:CoI~(T300I)突变体果蝇可正常发育,但在限制性温度29°C时,由于该位点的突变会导致该株果蝇的线粒体功能逐步丧失,进而使mt:CoI~(T300I)突变果蝇在5天内死亡。除此之外,该突变还会导致mt:CoI~(T30immunoturbidimetry assay0I)突变体果蝇的幼虫在29°C饲养无法羽化。因此,我们利用该株突变果蝇模拟视觉疾病中线粒体功能逐渐丧失的人群,研究逐步丧失线粒体功能对视觉的影响,并详细地探究调控的机制。我们的研究可进一步丰富线粒体功能异常诱导视力障碍的研究资料,为临床上存在视力障碍性疾病VX-445研究购买的诊断和治疗提供新思路和治疗方案。方法:果蝇mtDNA与人类mtDNA具有70-80%高度同源性,且光信号传导通路也存在相似性。本研究以果蝇作为模式动物,综合利用遗传学、分子生物学以及电生理等技术研究mtDNA突变与光传导异常引起的视力障碍性疾病之间的相关性。线粒体复合物I参与到氧化磷酸化的过程中,也是线粒体中最大的ETC酶。通过测定线粒体呼吸链复合体I活性观察mt:COI~(T300I)突变株果蝇在29℃条件饲养下线粒体功能是否存在异常。视紫红质蛋白Rh1是视网膜感光细胞中表达最丰富的,通过Western Blot检测Rh1含量的变化,观察感光细胞接受光刺激能力。其次,电生理(ERG)可用来反映视觉信号传导通路中哪一过程存在异常。我们利用ERG检测光传导信号通路中去极化振幅、去活化速率和关灯时瞬时电位振幅的变化,观察mt:CoI~(T300I)突变体的光信号传导通路是否存在缺陷,并通过给予不同强度的光刺激观察mt:CoI~(T300I)突变体果蝇感光细胞处理和加工信息的能力。电镜可观察到视网膜的超微结构,我们可通过电镜检测mtDNA突变引起的线粒体功能异常对感光细胞的数量和视网膜结构的影响。结果:1、18℃饲养时,mt:CoI~(T300I)突变体果蝇的视觉信号传导通路过程正常。2、29℃饲养时,mt:CoI~(T300I)突变体果蝇线粒体复合体I活性降低,线粒体功能的异常。3、线粒体功能异常导致mt:CoI~(T300I)突变体果蝇光受体Rh1蛋白含量减少。并且我们发现,随着年龄的增加,其Rh1蛋白的含量逐PD-0332991化学结构渐降低。4、线粒体功能异常对mt:CoI~(T300I)突变体果蝇的去极化振幅没有影响,但是会延长其去活化速率、降低关灯时瞬时电位振幅和光敏感度。5、线粒体功能异常导致视网膜退化。结论:本研究中表明,线粒体功能异常会导致光敏感度和关灯时瞬时电位振幅降低,去活化速率变慢;而且随着果蝇年龄的增加,Rh1蛋白含量降低,并最终导致视网膜退化。