心肌肌钙蛋白I(cTnI)作为心脏肌节细肌丝上的肌钙蛋白复合物亚基,在心脏收缩过程中发挥着至关重要的作用。已经有研究报道,cTnI亚基不同位点的突变会产生不同程度的遗传性心肌病,并且它也是急性冠脉综合征等心肌损伤患者外周血中高度特异的检测指标。鉴于cTnI在维持机体正常活动以及病理检测中发挥着如此重要的作用,深入研究其功能尤其是在心脏早期发育过程中的功能并探究其具体的分子机制就显得尤为重要。斑马鱼心脏特异的心肌肌钙蛋白I亚型为tnni1b,并且没有经历像哺乳动物那样从骨骼肌亚型到心肌亚型的发育转换,因此斑马鱼在心脏发育早期的功能研究领域具有独特的优势。本研究利用课题组已经构建完成的斑马鱼tnni1b基因敲除模型,首先对其表型进行观察,发现纯合突变体胚胎在2 dpf时陆续出现心包水肿、心脏房室管发育异常、心脏收缩减弱和血流缺失等表型,且表征心内膜垫发育的特异性基因bmp4、cspg2、tbx2b、has2、notch1b和spp1在纯合突变体胚胎心脏中的表达都出现异常。在分子机制上,本研究发现在tnni1b基因敲除的纯合突变体胚胎和tnni3基因干扰的大鼠心肌细胞系中,ERBB-ERK信号通路都受到了明显的抑制且这种机制在不同的物种中相当保守。通过心肌特异性地回补ERBB-ERK信号通路,本研究进一步证明了斑马鱼tnni1b基因的敲除导致纯合突变体胚胎房室瓣膜发育异常是由于ERBB-ERK信号通路被抑制而产生的,从而揭示了tnni1b基因通过影响ERBB-ERK信号通路进而参与调控斑马鱼心脏瓣膜发育这一分子机制。本研究发现了ERBB-ERK信号通路参与调控斑马鱼tnni1b基因影响心脏房室瓣膜的发育,并结合体外细胞实验表明心肌肌钙蛋白I通过影响ERBB-ERK信号通路进而参与调控斑马鱼心脏房室瓣膜发育这一分子机制,且这一调控机制并不依赖于心脏收缩和血液变化等环境因素。该研究是对心肌肌钙蛋白I基因突变致病机制研究领域的重要补充,为临床上先天性心脏病尤其是瓣膜发育受损疾病的诊断和靶点治疗提供了重要的理论基础和参考价值。