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高尔基体作为细胞内膜系统的重要组成部分,是真核生物细胞中普遍存在的细胞器。在哺乳动物细胞中高尔基体在内膜系统物质运输过程中起分选修饰作用。高尔基体由多个具有极性的膜囊堆(golgi stack)组成,在哺乳动物细胞中高尔基体多个膜囊堆并排在一起形成长长的带状的结构;这种高尔基体结构的维持对高尔基体行使正常的功能是必要的。其中已有一些文章表明定位于高尔基体顺式面的基质蛋白GM130,在调控高尔基结构和细胞活动过程中有重要功能。高尔基体是高度动态的细胞器,在许多神经退行性疾病中高尔基体的形态均发生了变化。但是,高尔基体的变化在这些病态的过程中的作用如何仍是未知的问题。于是,我们选择GM130为研究对象,期望通过在小鼠体内敲除GM130来破坏高尔基体的结构,以揭示GM130及高尔基体的细胞和个体水平的生理功能。 本研究利用同源重组的原理,经过基因打靶,干细胞筛选和囊胚注射等流程培育了GM130全身及条件型敲除小鼠,通过观察分析我们发现GM130的缺失不影响小鼠的胚胎存活,全身敲除的小鼠可以正常出生,但是出生后会出现生长迟缓、体重较轻及生存能力下降的表型,说明GM130在调控个体正常生理活动过程中有重要作用。进一步的研究发现GM130全身敲除小鼠表现出明显运动障碍,通过组织切片观察我们发现这种小鼠小脑Purkinje细胞有减少的趋势。利用中枢神经系统特异表达的Nestin-cre工具鼠培育了在中枢神经系统中特异敲除GM130的小鼠(GM130-nKO),我们发现,GM130-nKO小鼠体型较小,且表现出运动障碍,并且这种运动障碍具有退行性的特征,组织切片观察发现,神经系统中敲除GM130会导致Purkinje细胞的进行性死亡,而且死亡出现在出生14天以后,并随年龄增加而加重。通过对小脑Purkinje细胞及小鼠胚胎成纤维细胞在细胞水平及细胞器水平进行观察发现,GM130缺失会严重影响高尔基体的结构,造成高尔基体小泡化,基本形态破坏,并且在神经细胞中,高尔基体分布的极性发生了变化。通过细胞及生化实验我们发现,GM130敲除会影响细胞内的物质运输功能,造成内质网到高尔基体早期物质运输的延迟;神经元突触受体分布异常,从而导致神经元的退化。通过对GM130敲除小鼠进行观察分析,发现GM130敲除会造成小鼠细胞内高尔基体结构、分布极性及功能破坏,细胞内的物质运输缺陷,最终导致小鼠神经元的死亡,为研究高尔基体在个体发育及神经系统退行性疾病中的功能提供了良好的模型。