ai换脸 刘亦菲 PNAS丨基因突变致盲? 计议ABCA4的抒发与Stargardt黄斑变性

ai换脸 刘亦菲

STGD1型Stargardt病是一种遗传性视网膜退行性疾病，与突变的ATP联结盒，亚科A，成员4(ABCA4)基因筹商。STGD1是年少黄斑变性最常见的体式，发病于儿童时代至成年早期或中期，可导致进行性、不行逆的观念阻难和失明，然则当今尚无有用的调理次序。

2018年TamaraL.Lenisfa在线发表“ExpressionofABCA4intheretinalpigmentepitheliumanditsimplicationsforStargardtmaculardeggeneration”的盘问论文，该论文已被在海外着名医学期刊PNAS（Q1，IF=10.2）收受并在线发表。

盘问配景：

隐性Stargardt病(STGD1)是一种由Abca4基因突变引起的遗传性致盲疾病，其临床特征为发病早，RPE中荧光脂褐素堆积，光感受器变性以致致盲。ABCA4是光感受器外段(OS)上的一种翻转酶，它通过OS盘膜转运与磷脂酰酒精胺联结的视黄醛。ABCA4-/-小鼠和STGD1患者中ABCA4的缺失导致视网膜色素上皮(RPE)中脂褐素的积聚和光感受器的退化，导致失明。当今尚无针对STGD1的有用调理次序，本盘问提议假定ABCA4常常存在于RPE细胞的内溶酶体膜中。

盘问成果：

图1.ABCA4在RPE中内源性抒发。

注：ABCA4曩昔被称为光感受器辐照卵白RmP或ABCR，当今已知，东谈主类的ABCA4基因有50个外显子，2273个氨基酸卵白，分子量为256kDa，ABCA4基因转录一个大的特定的视网膜卵白，即ABCA4卵白，该卵白险些只存在于视网膜的视杆细胞的外节盘缘上，具有两个串联的区域，即氮端和碳端，每个区域各包含跨膜区（transmembranedomain，TMD）、糖基化胞外域（exocytoplasmicdomain，EDC）和核苷酸联结结构域（nucleotidebindingdomain，NBD）各一个。

图2.ABCA4与内溶酶体秀美共定位。

(A)2岁野生型balb/c(上)和白化Abca4−/−(下)小鼠视网膜/RPE切片的代表性共聚焦图像与Abca4(红色)和LAMP1(绿色)抗体反映。详确，ABCA4和LAMP1抓政生型RPE中共定位，但在OS中莫得。在ABCA4−/−RPE细胞中也存在LAMP1，但不存在ABCA4的免疫反映性。(B)5个月大野生型(129/Sv)(上)、Abca4−/−(中)和Mertk−/−(下)小鼠视网膜切片的代表性同一共聚焦图像，隔离用Abca4(红色)和Rab5(绿色)抗体进行免疫染色。ABCA4和Rab5在129/Sv和Mertk−/−RPE细胞中均有共定位，如橙色信号所示。在Abca4−/−视网膜切片的RPE中，仅见Rab5免疫反映。白色箭头暗示视网膜脱离，白色星号暗示Mertk−/−视网膜由于光感受器变性而莫得OS。(C)固定hfRPE细胞的代表性共聚焦图像，秀美ABCA4(红色)(上)或内体CAV1(绿色)(中)抗体。(下)ABCA4和CAV1的共聚焦同一图像。

图3.ABCA4在RPE-ABCA4-tg/ABCA4−/−小鼠的RPE中抒发。

(A)BALB/c、Abca4-/-和RPE-Abca4-tg/Abca4-/-小鼠(均为白化)视网膜和RPE匀浆的代表性免疫萍踪与抗Abca4或α-微管卵白的抗血清反映。神经视网膜总卵白负荷为10μg，RPE/eyecup匀浆为25μg。(B)ABCA4-/-和RPE-Abca4-Tg/ABCA4-/-匀浆中ABCA4卵白水平归一化为α-微管卵白，并联系于野生型BALB/c水平呈现;每组6龄小鼠7只。(C)BALB/C(左)、Abca4−/−(中)和RPE-Abca4-Tg/Abca4−/−(右)小鼠视网膜切片的代表性共聚焦图像。RPE中ABCA4的免疫反映性(红色)-ABCA4-tg/ABCA4−/−暴露主要针对RPE的特异性。Abca4-/-和RPE-Abca4-Tg/Abca4-/-小鼠的os层均未被Abca4抗体染色。DAPI核染色为蓝色。

图4.RPE-Abca4-tg/Abca4-/-小鼠RPE中的类双维甲酸、自己荧光和脂褐素水平裁减。

(A-D)从3龄白化小鼠视网膜和RPE匀浆中索求类双维甲酸，弃取正相高效液相色谱法进行分析。RPE/eyecup和神经视网膜索求物的代表性HPLC色谱图见SI附录，图S3。详确，RPE-Abca4-tg/Abca4-/-小鼠RPE中通盘类双维甲酸水平较低。(A)总A2E(A2E和反A2E之和)以每只眼皮摩尔暗示。(B-D)全反式视黄醛二聚体PE(atRAL-Dimer-PE)(B)、A2PE-h2(C)和A2PE(D)以每只眼的毫吸光度单元(mAU)暗示。数据以mean±SD暗示;每组5只;*p

图5.在RPE-Abca4-Tg/Abca4−/−和Abca4−/−小鼠中保留光感受器。

(A)通过光学显微镜赢得的1岁白化病小鼠的代表性视网膜图像。(B)每100μm2细胞面积策画光感受器细胞核总额。详确，与Abca4-/-小鼠比较，RPE-Abca4-tg/Abca4-/-小鼠的ONL细胞数目加多，标明光感受器变性部分归附。数据以mean±SD暗示;N=5-9只/组;RPE-Abca4-Tg/Abca4−/−vs.Abca4−/−，*P=0.0319;Abca4−/−vs.BALB/c，**P

图6所示。ABCA4在RPE内溶酶体膜中的功能。

(A)泛泛RPE细胞。在紫红质卵白水解经过中开释的11cRAL在光腔名义与PE缩合酿成11-顺式-n-视黄醛-磷脂酰酒精胺(11c-N-ret-PE)，后者经过异构化酿周详反式(at)和11c-N-ret-PE的搀杂物。两种N-ret-PE异构体齐被ABCA4翻转到细胞质名义，其中Nret-PE的水解是由细胞视黄醛联结卵白(CRALBP)联结11cRAL或视黄醛脱氢酶11型(RDH11)将atRAL还原为atROL的质地作用动手的。atROL由RPE视觉轮回处理，通过卵磷脂视黄醇酰基转机酶(LRAT)酯化生周详反式视黄醇酯，如全反式视黄醇棕榈酸酯(atRP)，RPE65异构化生成11-顺式视黄醇(11cROL)，视黄醇脱氢酶5型(RDH5)氧化生成11cRAL，并与CRALBP联结。11cRAL使RPE细胞在左近的光感受器OS中再生视觉色素。(B)Abca4−/−突变型RPE细胞。ABCA4-/-小鼠或STGD1患者的RPE内溶酶体中穷乏ABCA4会导致视黄醛的断根蔓延，从而导致游离视黄醛和N-ret-PE浓度升高。这导致atRAL或11cRAL与N-ret-PE二次缩合酿成类双维甲酸。

盘问小结：

ABCA4在RPE细胞中抒发，而况至少部分ABCA4−/−表型是由RPE抒发的ABCA4的缺失引起的。除了光感受器外，RPE细胞也应该行为abca4介导的视网膜变性的调理靶点。

紧迫性：

隐性Stargardt黄斑变性(STGD1)和锥杆养分不良是由ABCB4基因突变引起的。ABCA4卵白是光感受器细胞中的一种翻转酶，有助于排斥视黄醛，一种有毒的视觉光产物。

在这里，咱们发现ABCA4在小鼠视网膜色素上皮(RPE)中也存在，其品貌约为神经视网膜中的1%。在RPE中抒发ABCA4而在光感受器细胞中不抒发ABCA4的转基因小鼠暴露，在ABCA4-/-小鼠和inSTGD1患者中不雅察到的脂褐素积存和光感受器变性均部分归附。这些不雅察成果标明，theRPE中的ABCA4不错回绝ABCA4−/−小鼠以及STGD1患者的光感受器变性。

关连信息：

光感受器细胞外段膜盘中包含视色素，泛泛膜盘不段更新，在视网膜色素变性和某些视网膜病变时，外段膜盘的更新可能出现阻难。

信源:

TamaraL，Lenis，Jane，Hu，SzeYin，Ngetal.ExpressionofABCA4intheretinalpigmentepitheliumanditsimplicationsforStargardtmaculardegeneration.[J].ProcNatlAcadSciUSA，2018，115:0.

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END

案牍|刘卫勤

排版|姜笑南

审核|姜笑南

发布｜姜笑南

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