调节型分泌途径对于神经细胞和内分泌细胞正常行使功能具有重要作用。在神经和内分泌系统中，激素、神经递质和神经肽被包裹在分泌囊泡中。当细胞受到特定信号刺激时，大量的分泌囊泡与细胞质膜融合，从而将这些物质释放到细胞外。调节型分泌囊泡分为两类:典型的神经递质贮存的突触囊泡(SV)和多肽类神经递质、激素等贮存的致密核心囊泡(DCV)。　　包裹在DCV中，由胰腺β细胞通过调节型分泌途径分泌的胰岛素是哺乳动物体内重要的血糖调控因子。它与肾上腺素、胰高血糖素等相互拮抗，共同维持体内血糖的动态平衡。胰岛素囊泡的生成、转运和释放需要多种蛋白的参与和调控，任何环节出现异常都有可能打破体内的血糖平衡，从而引发糖尿病。囊泡的运输和分泌与细胞骨架微丝紧密相关。微丝形成的首要步骤也是限速步骤是需要在肌动蛋白成核因子的作用下，将单体微丝蛋白(G-actin)聚集形成“种子”，从而克服能量壁垒启动微丝聚合。Spire1作为一个全新的微丝成核因子，参与多种生物学过程。希望通过探寻作为G-actin核化因子的Spire1蛋白在胰岛素分泌过程中的生理功能和作用机制，揭示其在胰岛素囊泡分泌和胰岛素释放中扮演的角色，为糖尿病的发生发展机制提供新的分子基础和研究方向。在本课题的研究中，使用“Cre-loxP”系统构建了在胰腺β细胞中特异性敲除Spire1基因(S1βKO)的小鼠模型。与正常对照小鼠相比，S1βKO小鼠体重正常但表现出明显的糖耐量受损，这与S1βKO小鼠胰岛素的两相分泌缺陷密切相关。我们发现，Spire1蛋白与DCV、Rab3A及Rab27A特异性共定位，并且选择性富集于成熟型分泌囊泡(mISGs)中。Spire1的缺失导致细胞膜附近胰岛素囊泡数量减少及胰腺β细胞微丝重构异常。利用全内反射荧光显微技术对细胞膜下的DCV分泌过程进行追踪发现，Spire1的缺失主要影响胰岛素囊泡与细胞膜的锚定和融合。这些结果表明，Spire1与成熟胰岛素分泌囊泡相结合，并可能通过参与对微丝的调节介导成熟胰岛素分泌囊泡与细胞膜的有效锚定，从而对胰岛素的分泌进行调控。　　本论文的第二个部分为Rab10在小鼠胚胎早期发育中的作用机制的研究。Rab10是Ras超家族GTP酶中的一员，通过失活的GDP绑定形式和活化的GTP绑定形式之间的相互转换，调控细胞内特定膜组分的转运过程。目前关于Rab10的报道大都集中在线虫、果蝇以及细胞系水平。为了阐明Rab10在体的生理学功能，我们制作了全身性敲除Rab10基因(Rab10-/-)的小鼠模型，以期从生物体整体水平探索Rab10的功能。在研究中发现，Rab10缺失导致小鼠在胚胎期7.5天(E7.5)即停止发育，在E8.5天左右被母体完全吸收。组织学水平证明，Rab10敲除小鼠的胚胎细胞排列紊乱，且无法形成正常的外胎盘腔、胚体外腔和羊膜腔。此外，Rab10缺失导致细胞增殖受阻且细胞核偏小。电镜结果则显示，Rab10-/-细胞内质网增生且细胞内有大量空泡累积。这是首次从遗传学角度证明，Rab10在哺乳动物胚胎的早期发育中是必须且非冗余的。