Y178C视紫红质突变引发蛋白聚集与严重视网膜退行性病变的分子机制研究

本研究针对常染色体显性视网膜色素变性(adRP)的致病机制，通过构建Y178C视紫红质(Rhodopsin)突变小鼠模型，系统研究了该突变导致的蛋白错误折叠、聚集特性及其与视网膜退行性病变的关联。研究发现Y178C突变体在HEK293细胞中形成内质网滞留的不可逆聚集物，且无法被9-顺式视黄醛(9-cis retinal)挽救；在动物模型中该突变引发比G188R突变更严重的视网膜退化，并首次揭示PROTEOSTAT标记的聚集体并非细胞死亡的唯一诱因。该成果发表于《Cell Death Discovery》，为理解不同视紫红质突变导致adRP的异质性机制提供了重要证据。

　　

视网膜色素变性(RP)作为遗传性致盲疾病的重要类型，其发病机制与视紫红质(Rhodopsin)基因突变密切相关。在众多致病突变中，导致蛋白错误折叠的突变约占70%，但不同突变引发的临床表现存在显著差异。传统观点认为，错误折叠的视紫红质在内质网形成聚集体是驱动光感受器细胞死亡的关键因素，然而这种关联性是否适用于所有突变类型尚不明确。Case Western Reserve University School of Medicine的研究团队聚焦于Y178C这一被归类为"完全错误折叠"的突变，通过系统的体外和体内研究，揭示了该突变独特的致病特征。

研究采用FRET技术、共聚焦显微镜和PROTEOSTAT染色分析突变蛋白的聚集特性；构建基因敲入小鼠模型(Rho^Y178C/+)观察视网膜病理变化；通过电生理(ERG)和免疫组化评估视觉功能与蛋白定位；结合TUNEL染色定量细胞死亡。关键技术还包括：视网膜转录组qPCR分析、Western blot定量蛋白表达、以及表面渲染技术三维重建蛋白聚集体形态。

Rhodopsin Y178C mutant exhibits aggregation properties expected for a complete misfolding mutation

FRET分析显示Y178C突变体在HEK293细胞中主要形成n-十二烷基β-D-麦芽糖苷(DM)不敏感的聚集体，与G188R突变体相似但不同于野生型。共聚焦显微镜证实其被滞留于内质网，且PROTEOSTAT染色呈强阳性，表明形成病理性聚集体。值得注意的是，9-顺式视黄醛处理无法改善其定位或聚集状态，符合"完全错误折叠突变"的定义特征。

Rhodopsin Y178C mutant promotes a comparatively severe retinal degeneration phenotype

动物实验显示惊人的表型差异：2周龄杂合子小鼠即出现3-4层外核层(ONL)细胞丢失，6个月时完全丧失光感受器细胞，退化速度显著快于G188R突变模型。ERG检测显示3周龄时视杆细胞反应(a波)完全消失，视锥细胞功能(b波)也严重受损。空间分析发现退化在视网膜上、下区域无显著差异，这与P23H/G188R突变模型形成鲜明对比。

Rhodopsin expression in Rho^Y178C/+ mice

Western blot显示2周龄杂合子视网膜中视紫红质含量仅为野生型的25%，但qPCR分析提示转录水平正常，说明突变体蛋白被快速降解。免疫荧光显示抗4D2和抗1D4抗体均能检测到外核层错误定位的蛋白，这与其它完全错误折叠突变体仅能被4D2检出的特性不同，暗示Y178C可能形成结构特异的聚集体。

PROTEOSTAT-labeled aggregates and photoreceptor cell death

最关键的发现来自死亡机制研究：虽然PROTEOSTAT标记的聚集体形态与P23H/G188R相似，但定量分析显示Y178C模型中约50%的TUNEL阳性细胞未伴随聚集体标记，这一比例显著高于其它突变模型。时序分析还发现细胞死亡高峰持续时间更长，提示存在不依赖经典聚集体的死亡通路。

该研究突破性地揭示了视紫红质突变导致视网膜变性的异质性机制：Y178C突变不仅通过PROTEOSTAT可检测的经典聚集体途径，还可能通过其它未被标记的蛋白聚集形式或独立通路引发细胞死亡。这一发现解释了临床观察中不同突变导致的表型差异，为开发针对特定突变类型的精准治疗策略提供了理论依据。研究建立的Y178C小鼠模型将成为评估靶向错误折叠蛋白治疗策略的重要工具，而发现的非经典死亡通路则为探索新的神经保护靶点指明了方向。