胰岛素是机体内调节能量代谢最重要的激素之一。在胰岛β细胞中,胰岛素的生物合成起始于其前体-前胰岛素原,新合成的胰岛素前体必须通过一系列的转位、折叠、加工和剪切,才能合成有生物活性的成熟胰岛素。胰岛β细胞功能衰竭所致的胰岛素绝对和（或）相对缺乏是各型糖尿病发生的关键原因。从细胞质向内质网（Endoplasmic reticulum,ER）的跨膜转位是分泌型蛋白进入细胞分泌通路的第一个关键步骤,位于ER膜上的转位相关蛋白alpha（Translocon Associated Protein alpha,TRAPα）可选择性地促进新合成分泌蛋白的跨膜转位,其基因多态性与2型糖尿病（T2DM）及妊娠糖尿病（GDM）的易感性密切相关。但TRAPα在胰岛素的生物合成过程所起的作用以及其在体内的病理生理学意义仍有待明确。为了研究TRAPα在胰岛素生物合成过程中的作用,我们首先利用CRISPR/Cas9技术在大鼠的胰腺β细胞系（INS832/13）中敲除TRAPα。蛋白印迹实验（Western Blotting,WB）结果发现,与正常细胞相比,在敲除了TRAPα的细胞中,前胰岛素原跨膜转位效率下降,导致未转位的前胰岛素原在细胞质中异常堆积,证明TRAPα在前胰岛素原进入内质网的过程中起着重要的作用。35S同位素标记追踪方法的结果显示,TRAPα敲除还明显影响胰岛素原向胰岛素的转化成熟过程,而这一异常是由于胰岛素原从内质网向高尔基体的前向转运障碍引起。在TRAPα敲除细胞中重新导入TRAPα,可以剂量依赖性地恢复β细胞胰岛素的生物合成。这些研究结果表明,TRAPα不仅决定了前胰岛素原“进入内质网”的跨内质网膜转位效率,同时对胰岛素原有效“转出内质网”,生成成熟的活性胰岛素也起着至关重要的作用。但是,TRAPα的缺失并不会影响分泌蛋白α1抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin,AAT）的合成及分泌,说明TRAPα在发挥其作用时具有底物特异性。利用本实验室建立的胰岛β细胞特异性TRAPα基因敲除小鼠（TRAPαβKO）,我们观察到,无论是对小鼠进行正常饮食还是高脂饮食喂养,TRAPα的敲除都不会对小鼠的体重,空腹血糖及空腹胰岛素产生明显的影响。但是,对小鼠进行腹腔葡萄糖耐量试验（IPGTT）时,我们发现TRAPαβKO小鼠会出现葡萄糖耐量异常,胰岛素分泌水平低于对照小鼠,而这种现象在高脂喂养的小鼠中更加显著。与此同时,葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）在分离自TRAPαβKO小鼠的胰岛中明显受损,与IPGTT结果一致。尽管胰岛素的分泌受损,胰岛的形态以及细胞构成并不会因为缺失TRAPα而发生改变。与TRAPα在INS832/13细胞中可以稳定前胰岛素原转位效率,促进胰岛素原分泌的作用一致,缺失TRAPα的小鼠胰岛同样呈现出前胰岛素原转位效率下降,胰岛素合成减低,表明TRAPα对维持机体血糖稳态和β细胞功能正常起着重要作用。本研究首次证明了TRAPα在胰岛素的合成过程中的重要作用,即TRAPα不仅决定了前胰岛素原“进入内质网”的跨内质网膜转位效率,同时对胰岛素原有效“转出内质网”,生成成熟的活性胰岛素也至关重要。本研究还通过构建胰岛β细胞特异性TRAPα基因敲除小鼠,首次阐述了TRAPα在体内对血糖稳态和胰岛β细胞功能的影响。总而言之,本研究不仅加深了我们对TRAPα作用分子机制的理解,同时还有助于揭示与TRAPα功能缺陷相关的β细胞功能衰竭和糖尿病的病理生理学基础。