MFRP：眼发育与视网膜功能的关键分子，为眼科疾病治疗带来新曙光

本文聚焦膜卷曲相关蛋白（MFRP），其突变与眼部疾病相关。研究借助转录组和脂质组学等技术，发现 MFRP 参与蛋白和脂质相互作用，影响视网膜色素上皮（RPE）细胞功能。基因治疗可恢复部分缺失功能，为眼科疾病治疗提供新思路，值得关注。

　　

MFRP 的研究背景

膜卷曲相关蛋白（MFRP）对眼睛发育和视网膜正常生理至关重要。MFRP 基因突变与常染色体隐性非综合征性小眼球症有关，会导致严重远视和早发性色素性视网膜炎 。尽管一些临床前基因治疗试验有前景，但 MFRP 的分子机制仍不清楚。MFRP 基因编码的蛋白是单通道 II 型膜蛋白，在人及小鼠的视网膜色素上皮（RPE）、睫状上皮和部分脑部有表达，主要定位于 RPE 的顶端膜。此外，MFRP 与 C1QTNF5 基因位置相近，二者转录和功能关系复杂，且 MFRP 与脂代谢相关的脂联素受体 1（ADIPOR1）也存在功能联系，但具体分子细节有待明确。

研究结果

1. MFRP 的糖基化修饰：通过计算机分析发现，人及小鼠的 MFRP 存在 7 个保守的 N - 糖基化位点和 13 - 18 个（因物种而异）O - 糖基化位点，形成 O - 连接糖（OLS）结构域。对牛 RPE 膜进行酶促去糖基化实验，结果表明 MFRP 存在广泛的 N 和 O 糖基化修饰。
2. MFRP 缺失对视网膜光转导的影响：利用视网膜变性 6（rd6，Mfrp^rd6）小鼠模型研究 MFRP 在眼生物学中的作用。rd6 小鼠 RPE 中 MFRP 缺失会导致外核层逐渐变薄，伴有早期视网膜下自发荧光斑点，视觉功能逐渐恶化。早期，rd6 小鼠视杆细胞光转导未受影响，但后期光转导受损。
3. MFRP 缺失对 RPE 转录组的影响：对比 1 月龄野生型（WT）和 rd6 小鼠的 RPE 转录组，发现 rd6 小鼠 RPE 中许多基因表达发生变化。基因集富集分析（GSEA）显示，MFRP 缺失后，RPE 细胞中体液和补体免疫反应广泛激活，视黄醛循环和不饱和脂肪酸生物合成途径显著下调，参与 DHA 处理的关键酶表达下降。
4. MFRP 缺失对视觉循环动力学的影响：转录组分析发现，参与 11 - cis - 视黄醛再生的关键酶 RPE65 和 LRAT 表达下降。对不同年龄的 rd6 小鼠研究发现，其 11 - cis - 视黄醛水平显著降低，视觉循环中 11 - cis - 视黄醛补充速度减慢，视觉循环虽仍有功能，但效率降低。
5. MFRP 缺失对 DHA 代谢的影响：转录组分析显示 rd6 小鼠 RPE 中 PUFA 生物合成途径下调，尤其是参与 DHA 生物合成的关键酶表达下降。然而，脂质组学分析发现，rd6 小鼠 RPE 中 DHA 积累，n - 6/n - 3 PUFA 比值降低。体外实验表明，DHA 积累可能直接导致 RPE 中 PUFA 生物合成能力下调。
6. MFRP 缺失对视网膜脂质组的影响：对 1 月龄 rd6 和 WT 小鼠眼睛进行脂质组学分析，发现 rd6 小鼠 RPE 中脂质类组成变化不大，但视网膜中脂质变化显著，尤其是二 DHA 磷脂（如 PI、PS 和 PE 的二 DHA 形式）严重减少，AA/DHA 摩尔比增加，表明 MFRP 可能影响视网膜中二 DHA 磷脂的供应。
7. MFRP 的脂质结合特性及对吞噬作用的影响：使用重组蛋白研究 MFRP 的脂质结合特性，发现 MFRP 对 PS、心磷脂和硫苷脂具有高亲和力，与 C1QTNF5 的脂质结合偏好不同。研究还发现，MFRP 缺失不影响 RPE 对光感受器外段（OS）的吞噬作用。
8. MFRP 的相互作用蛋白：通过亲和纯化 - 质谱技术，发现 MFRP 与 ADIPOR1 和内向整流钾通道 13（KCNJ13）相互作用，免疫共沉淀实验进一步验证了这些相互作用。
9. MFRP 对相互作用蛋白亚细胞定位的影响：研究发现，MFRP 决定 ADIPOR1 和 KCNJ13 在小鼠 RPE 中的亚细胞定位。MFRP 缺失导致 ADIPOR1 从 RPE 顶端膜消失，KCNJ13 在 RPE 中的分布发生改变，不再局限于顶端膜。
10. 基因治疗的效果：对 1 月龄 rd6 小鼠进行基因治疗，通过视网膜下注射携带 WT MFRP 的慢病毒，结果显示 MFRP 表达恢复，ADIPOR1 和 KCNJ13 的亚细胞定位也恢复到野生型状态，表明基因治疗在分子水平上有效。

讨论

MFRP 在人眼发育相对晚期表达，影响眼睛轴向生长和正视化过程。MFRP 基因突变导致小眼球症和视网膜功能障碍，但患者症状存在差异。MFRP 缺失对 RPE 和视网膜产生多种影响，包括免疫反应激活、视觉循环和脂质代谢异常等，其中 DHA 积累可能是 MFRP 缺失的主要影响之一。MFRP 的广泛糖基化修饰，尤其是 OLS 结构域，对其功能很重要。MFRP 与 ADIPOR1 和 KCNJ13 的相互作用具有不同的分子后果，MFRP - ADIPOR1 相互作用影响 ADIPOR1 的翻译后命运，而 MFRP - KCNJ13 相互作用主要影响 KCNJ13 的亚细胞定位。此外，MFRP 对某些脂质的结合特性可能影响其细胞内运输和 RPE 顶端膜的组成。总体而言，MFRP 在 RPE 细胞顶端膜组织中起分子枢纽作用，但这些相互作用的生物学意义仍需进一步研究。