论文部分内容阅读
自然界中一些动物具有精妙的地磁导航本能，是目前人工地磁导航技术所无法比拟的。本文以典型地磁导航鸟类—鸽子为生物样本，针对磁敏蛋白的地磁场信号感知与传导开展生物学研究，获得了新的发现，取得了阶段性进展。 依据鸟类磁敏蛋白—隐花色素的序列保守性，成功克隆了鸽子隐花色素基因并将其命名为clCRY1，该基因信息已被Genebank数据库收录（序列号KF280584）。采用杆状病毒表达系统，表达并纯化了具有生理活性的clCRY1蛋白。分析了鸟类隐花色素高度保守的结构与其功能的相关性，并对磁敏感信号的感知与传递起关键作用的FAD辅基进行了深入分析讨论。 针对生物磁敏感过程所必需的光激发等关键因素，分析了不同条件下clCRY1蛋白的光谱特性及分子内光致氧化还原反应。在此基础上，本文利用时间分辨荧光光谱技术研究clCRY1的磁敏感特性。在模拟地磁场的人工磁场环境中，clCRY1在常温常压条件下表现出对μT级磁场的特异性响应。该结果是鸟类隐花色素具备地磁场响应能力的直接证据，相关技术方法及结果均未见国内外报道。随后，从原理上解释了clCRY1蛋白瞬态荧光光谱受磁场影响的机制，分析了clCRY1分子内磁罗盘的几个关键要素，并提出了鸟类隐花色素磁敏感过程的两种光化学反应机理。 本文进一步从蛋白质相互作用的角度探索了隐花色素磁敏信号的传导机制。通过酵母双杂交文库筛选的方法，获得了8个与clCRY1蛋白发生相互作用的下游受体蛋白。考察了光照及磁场条件的影响，并结合这些clCRY1互作蛋白的功能分析，对其参与磁信号通路的可能性进行了分析预测，为深入研究生物磁敏感信号传导机制提供了重要参考。 本文还利用隐花色素广泛存在于各类生物体内的特点，在植物样本拟南芥中，开展了隐花色素融合蛋白、PHR结构域及突变体的功能与活性研究，从而回避了鸽子体系难以进行体内研究的问题，为动物磁敏感生物学机理研究方法进行了新的探索。