溶酶体是细胞内负责物质降解和循环的细胞器,在机体发育、代谢平衡及细胞稳态维持中发挥关键作用。溶酶体酶或者转运蛋白功能的丧失严重影响细胞乃至机体正常的生理过程,导致溶酶体贮积症。溶酶体膜完整性的破坏可引起水解酶外泄,造成细胞组分被降解,甚至引发细胞死亡。此外,溶酶体缺陷也因影响自噬底物的降解而引发多种神经退行性疾病。秀丽线虫溶酶体呈球状和管状两种形态,并且处于高度的动态变化中。此外,在不同发育阶段、生长条件及衰老过程中,球状与管状溶酶体的丰度也发生相应变化。为了研究溶酶体形态与功能的调控机制,本研究进行了基于溶酶体表型的正向遗传筛选,获得了 50个溶酶体形态或动态变化异常的突变体。本论文主要阐述qx193和qx348两个呈现异常增大溶酶体表型突变体的相关研究。qx193的突变基因编码SCAV-3,是人源高度糖基化的溶酶体膜蛋白LIMP-2在秀丽线虫中的同源蛋白。本研究发现SCAV-3的缺失明显改变溶酶体的形态并抑制其运动能力,造成细管状溶酶体的缺失和球状溶酶体的异常增大。此外,SCAV-3在溶酶体完整性和秀丽线虫寿命的调控中也发挥着重要的功能,scav-3突变体内累积大量的损伤溶酶体,且成虫寿命显著缩短。而过表达另一种高度糖基化溶酶体膜蛋白LAMP-1在线虫中的同源蛋白LMP-1或LMP-2则可以很明显地回复这两种表型,说明溶酶体完整性对于机体正常寿命的维持有重要的作用。我们发现,过表达糖基化位点突变的SCAV-3和LMP-1对于scav-3突变体内损伤溶酶体累积的抑制能力较低,提示SCAV-3和LMP-1的糖基化可能有助于形成“糖衣”,保护溶酶体膜免受腔内水解酶的损伤。值得注意的是,daf2突变体可以抑制scav-3突变导致的溶酶体损伤,此抑制作用完全依赖于daf16的功能,表明胰岛素/IGF-1信号可能参与调控溶酶体完整性。qx348的突变基因编码秀丽线虫溶酶体酸性水解酶LPLA-2,主要负责剪切甘油磷脂sn-2位的非饱和脂肪酸链。通过电镜的观察,我们发现lplaa-2突变体累积异常增大的溶酶体,其内部充满待降解的膜状底物。lpla-2突变体的溶酶体增大和膜状底物累积的表型可被自噬基因的突变所抑制,而过度激活自噬通路则可加重lpla-2突变体的溶酶体表型。上述结果提示,LPLA-2的缺失可能影响自噬体内膜及膜来源底物在溶酶体内的降解,从而阻碍了细胞从自噬途径获得营养物质。与此一致,我们发现lpla-2基因功能的缺失导致胚胎致死。以上研究表明,SCAV-3是调控溶酶体膜稳定性的关键蛋白,而胰岛素/IGF信号通路也参与调控溶酶体完整性。此外,LPLA-2在降解自噬途径来源的膜底物中发挥重要作用,其功能的丧失阻碍秀丽线虫从自噬途径获得营养,从而影响正常的胚胎发育。