自21世纪以来,随着科学技术的发展,人们的生活水平不断提高,越来越多的人更加注重养生,更多的追求营养,健康,安全。民以食为天,于是乎,功能性食品的开发和应用也逐渐成了国内外食品研究的热点。锌是人体必需的微量元素之一,它的平衡失调与许多疾病密切相关。锌离子不能在体内合成,只能依靠外来食物提供,是人群中容易缺乏的微量元素。所以,研究锌离子在体内的吸收、转运、利用以及其他可能性的功能,对功能性食品的开发具有指导性的意义。在哺乳动物中,已发现SLC39A(Zip)和SLC30A(ZnT)两个锌转运蛋白家族直接参与细胞内锌离子的运输,维持锌离子稳态。在无脊椎动物和哺乳动物之间,锌的核心转运机制是非常保守的,研究表明经典模式生物黑腹果蝇与哺乳动物锌转运基因之间具有高度的同源性,功能保守。在本实验中,我们利用经典模式生物果蝇来探究锌离子转运蛋白foi在果蝇脂肪体成熟分化过程中的作用。经过大量实验发现:1.与生物信息学预测foi是Zip蛋白家族一员的结果一致,foi负责把细胞外的锌离子转移到细胞质中;2.在脂肪体敲低foi后脂肪细胞解离的进程受到抑制,说明脂肪体内表达的foi控制脂肪体细胞的分化;3.foi在脂肪体敲低所导致的发育缺陷可以通过过表达高尔基体上的Zip蛋白Catsup或在果蝇食物中添加锌来挽救;相反,foi过表达引起的使脂肪体分散进度提前的表型可以通过ZnT6过表达或者食物中减锌挽救。说明foi通过调控细胞内锌离子水平影响细胞分化。4.foi敲低后细胞连接变得更紧密,foi过表达细胞连接更差,而膳食添加锌会挽救foi敲低所引起的细胞连接更紧密的表型,相反,膳食减少锌会挽救foi过表达所引起的细胞连接更差的表型;说明foi通过介导细胞内锌水平影响细胞的连接进而影响脂肪分化过程。5.深入研究发现,foi敲低MMPs活性下降,foi过表达MMPs活性增强,而foi表达水平改变后MMPs蛋白水平不发生变化;说明foi通过调节细胞质锌水平影响MMPs活性,而foi不影响MMPs的蛋白水平,Mmp1或Mmp2基因敲低挽救了foi过表达分散提前表型也进一步验证了MMPs的作用。综上,我们利用果蝇,剖析了锌转运蛋白foi在脂肪体细胞解离过程中的作用,深入探究了营养元素锌离子影响脂肪组织成熟、分化的分子机制,为功能性食品的研究寻找新的突破口。该研究是第一次探究锌离子影响脂肪分散融合的分子机制,对揭示锌离子调控脂肪细胞生长发育及脂肪组织成熟分化过程的机理,合理利用营养元素调控脂肪发育、沉积乃至生理调控具有重要意义。另一方面,脂肪细胞的分化与许多疾病有着千丝万缕的联系,比如癌症、肥胖症、II型糖尿病、脂肪肝、高脂血症及乳腺癌等常见病症。对锌离子与脂肪分化和调控的深入研究,不仅能对探讨以上列举的重要疾病过程提供深刻的理论意义,并且对于上述重要病症的预防与治疗方面也能提供非常重大的实际意义。