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卟啉症是由于血红素合成途径缺陷导致的一类疾病,其中血红素合成途径中不同的酶缺陷会导致不同类型的卟啉症,这些卟啉症根据卟啉物质积累的器官又分为肝卟啉症和红细胞皮肤卟啉症。尿卟啉原Ⅲ合成酶(Uroporphyrinogen Ⅲsynthase:UROS)缺陷导致的先天性红细胞卟啉症(CEP;Congenital erythrocyte porphyria)属于红细胞皮肤卟啉症。在人类CEP病人中,临床特征有皮肤光敏感性、溶血性贫血、肝脾肾肿大和卟啉尿等表型,并且这些表型是高度变化的,即严重程度和临床特征高度变化。甚至是带有同样突变的UROS,临床表型也不固定,这种现象称之为表型异质性。而目前对于表型异质性的具体机制还没有一个清楚的认知,并且也没有相关的斑马鱼疾病模型报道。在模式动物斑马鱼中,我们通过CRISPR-Cas9技术敲除uros基因,发现紫外光照射下uros--突变体出现红色荧光,并与uros基因表达位置一致,说明红色荧光是由于粪卟啉Ⅰ和尿卟啉Ⅰ积累导致的。uros-/-突变体是纯合致死的,并且其在正常光照条件下比完全避光的条件更加容易死亡。uros-/-突变体还有血红素和血红蛋白减少的表型。我们通过序列比对分析,发现uros保守程度较高,斑马鱼uros mRNA、人类UROS mRNA能够拯救uros-/-突变体血红蛋白减少的表型,但并不能减少粪卟啉Ⅰ和尿卟啉Ⅰ的积累,而外源的氯高铁血红素(hemin)不影响uros--突变体的表型。转录组测序结果和实施荧光定量PCR发现tspo(translocator protein)受卟啉激活而表达上调,而TSPO是一个非常保守的蛋白,本身更是能够结合卟啉,在细菌中甚至能够降解原卟啉Ⅸ[1]。因此我们用TSPO抑制剂PK 11195处理WT和uros-/-突变体斑马鱼,发现都能使血红素合成限速酶alas1表达上调,单独在uros-/-突变体中能够提高血红蛋白的表达。接下来,我们通过CR1SPR-Cas9技术构建了tspo-/-突变体,发现在tspo-/-突变体中血红素合成限速酶alas1表达也是上调,但是tspo-/-突变体表型与WT一致,能够正常生长。我们构建了热激过表达tspo的转基因斑马鱼Tg(hsp70l:tspo;CG),通过与uros-/-突变体杂交发现,在WT或uros-/-突变体中过表达tspo并不能改变血红蛋白的表达,但是在uros-/-突变体中过表达tspo同样会导致血红素合成限速酶alas1表达上调,并且在uros-/-突变体中持续过表达tspo会延长uros-/-突变体死亡时间。综上,我们认为uros-/-突变体斑马鱼能够作为人类先天性红细胞卟啉症疾病模型,为后续的病理机制研究和药物筛选奠定了基础。并且我们发现tspo能够影响血红素合成,并且减缓卟啉的毒性影响,为后续表型异质性研究确定了方向。