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第一部分孤儿G蛋白偶联受体MrgF在伤害性感受中的作用研究利用小鼠基因敲除技术,从整体动物水平来研究基因功能、人类疾病发病机制、胚胎发育过程和寻找新的药物靶点,已成为现代生物学各个研究领域最常用的技术手段之一。孤儿G蛋白偶联受体MrgF属于Mas相关G蛋白偶联受体家族成员之一,其配基和生物学功能未知。该家族大部分成员的mRNA特异性地选择分布于与痛觉产生和传导相关的感觉传入神经元上,提示该家族受体可能参与了对疼痛的感受和调节的神经回路。我们在前期实验中通过大量的文献阅读和生物信息学分析,成功建立了MrgF基因剔除小鼠。通过一系列的行为学实验,发现MrgF基因剔除小鼠与同窝野生型小鼠相比对外周热痛觉和痒觉的感受没有显著性差异,而在辣椒素和福尔马林诱导的炎性痛模型上与正常野生型小鼠相比有显著性改变,表现出对伤害性疼痛耐受增加,痛敏水平降低。进一步的研究中显示MrgF受体的表达特异性地分布于小脑的浦肯野细胞和脊髓背根神经节感受神经元上。背根神经节内Creb介导的磷酸化水平影响了疼痛相关c-fos和Penk基因的表达。在疼痛产生中发挥重要作用的Runx1、电压门控钠通道Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9在MrgF基因剔除小鼠都发生了显著性下降。实验结果显示MrgF受体在伤害感受中扮演着重要的角色,进一步补充了对Mrgs受体家族功能的研究。第二部分Agk基因与线粒体病的相关性研究线粒体病是由于线粒体DNA或细胞核DNA遗传缺损,引起线粒体结构或功能的缺陷致使ATP合成障碍、能量来源不足导致的一组疾病的表现。疾病的症状复杂多样,确诊困难,目前没有有效的治疗方法。通过携带有线粒体DNA突变或细胞核DNA突变的线粒体病小鼠模型研究线粒体功能障碍与疾病的因果关系,对发现新的治疗线粒体病的方法有重要意义。Sengers综合征(MIM 212350)是一类由细胞核基因AGK突变引起的线粒体病,为常染色体隐性遗传性疾病。该病的主要临床症状表现为先天性白内障、肥厚性心肌病、骨骼肌病变、运动耐受力缺乏以及乳酸酸中毒。AGK基因结构的改变产生线粒体病的分子机制目前仍不是很明确。我们通过条件性基因剔除技术建立了Agk条件性基因剔除小鼠,并进一步通过生殖系统表达的Cre小鼠实现了Agk基因的全身性敲除。Agk基因剔除纯合子小鼠心肌、骨骼肌表现出与人类Sengers综合征相似的组织病理改变,出现了线粒体氧化磷酸化水平下降和线粒体结构功能受损,但没有出现Sengers综合征的先天性白内障表型。基因剔除纯合子小鼠MEF细胞线粒体膜电位下降,提示Agk基因缺失导致的细胞异常凋亡,与Sengers综合征的发生密切相关。Agk基因剔除小鼠的建立,有助于我们从整体动物水平阐明线粒体病发生、发展的生理、病理机制,并可为寻找新的药物靶点提供了实验基础。