紫色红曲霉磁受体IscA1的基因克隆及功能分析

黄胜男，刘应保，张佳兰，高梦祥

(长江大学 生命科学学院，湖北荆州 434025)

磁场在保护地球免遭高能宇宙射线的损伤方面至关重要[1]，同时，还能显著调节地球生物的生长和代谢[1-3]，即磁致生物学效应。过去的几十年，大量的研究报道了动物、微生物等生物中存在磁场生物学效应[3-7]。然而，关于生物的磁感应机制的研究相对较少。

目前，主流的生物磁感应机制主要包括磁颗粒介导磁感应假说和隐花色素(cryptochrome，CRY)的化学自由基对磁感应假说[1-2]。前者认为生物磁感应主要由特定细胞中微小磁颗粒簇(Fe3O4等)介导实现的，比如趋磁细菌的磁小体，而且该装置在基因组上有特定的基因编码区，比如磁小体岛。在高等生物中，虽然发现了相关的磁颗粒，但是一直未发现相关的编码基因。随后，隐花色素CRY的化学自由基对磁感应的假说被提出。该假说基于蓝光受体CRY蛋白与辅因子FAD通过光诱导的自由基响应磁感应。大量的研究结果支持该假说。近10多年来，本课题组以丝状真菌为研究对象，发现了磁场的各种生物学效应[8-15 ]。同时，通过分子生物学手段结合蛋白质组学，重点研究了药食两用的丝状真菌紫色红曲霉的磁感应机制。然而在大量差异表达蛋白中，未发现上述磁感应假说中的磁颗粒和CRY及其相关蛋白[16]，而是发现其他蛋白，比如最关键的是铁硫簇(iron sulfur cluster，ISC/Fe-S cluster)生物合成系统中的成员蛋白Isu1、IscS、IscA1、 Grx5等。其中，IscA1是最近在果蝇(Drosophilamelanogaster)中发现的新的磁受体MagR[17]。IscA1在不同生物中高度保守，除了作为磁受体，该蛋白还在能量代谢、辅因子、铁硫储备、基因表达调控等过程发挥重要作用[1]。……