遗传性痉挛性截瘫(Hereditary spastic paraplegia, HSP或Spastic paraplegia gene, SPG),是一组在遗传学和临床表现上都具有显著的异质性的神经肌肉疾病。HSP以对称性双下肢进行性肌无力和肌张力增高为主要临床特征,其病理改变主要是脊髓侧柱中的双侧皮质脊髓束的轴索变性和脱髓鞘,以胸段最重。目前为止,已经有61个HSP致病基因被定位,确定的致病基因也已达40个。其中SPG42致病基因SLC33A1是由本实验室利用中国人家系资源定位并确定。SLC33A1基因的p.S113R (c.339T>G)错义突变导致HSP的发生。虽然我们在此基础上,采用连锁和突变分析法,对该家系中的两名患者子代进行了产前诊断,为家系成员解除了忧虑。但要想从根本上解决这类疾病难题还需要了解SLC33A1导致SPG42发生的分子机制。目前对于SLC33A1基因及其编码蛋白的功能研究非常少。因此,本课题将利用SLC33A1不同表达水平的细胞模型,对SLC33A1蛋白的功能及作用机制进行初步探讨。我们成功构建了SLC33A1高表达和低表达的HEK293细胞模型。并通过原代培养,获得Slc33al错义突变的小鼠杂合子胚胎成纤维细胞。在细胞表型研究中,确定SLC33A1高表达可促进细胞的增殖及存活,抑制细胞的自噬。SLC33A1低表达可抑制细胞增殖和存活,促进细胞自噬。而SLC33A1错义突变影响细胞的存活,但并不影响细胞的增殖和自噬。在机制方面的研究中,我们确定SLC33A1可通过激活Wnt/β-catenin信号通路来发挥促增殖作用。此外,SLC33A1发生错义突变可通过影响BMPR1A在溶酶体的降解,导致BMPR1A表达水平明显上调,并异常激活BMP信号通路,从而调控下游基因的表达。我们还将Slc33al错义突变基因敲入小鼠的胚胎成纤维细胞重编程成为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSCs),为研究SLC33A1在早期胚胎发育过程中的功能及突变导致的发病机制提供了很好的细胞模型。综上所述,SLC33A1与细胞的增殖、存活、自噬等生命活动密切相关；SLC33A1基因的p.S113R (c.339T>G)错义突变可通过影响BMPR1A在溶酶体的降解而异常激活BMP信号通路；并且成功构建了Slc33al错义突变基因敲入小鼠特异的iPSCs模型。以上研究结果为进一步研究该突变在SPG42的发病机制中的作用提供了线索及很好的细胞模型。