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铁是人体维持正常生理活动必不可少的金属元素之一,自身不能合成,必须从食品中吸收获得。人体内铁缺乏或铁过载都会导致机体内铁代谢紊乱,从而导致各种疾病的发生。随着人们生活水平的改善,功能性微量元素食品的研发逐渐热门,而功能性食品的开发需要坚实的理论依据作为基础。因此研究铁代谢的分子机制,是预防、治疗铁代谢紊乱相关的疾病、开发功能性食品的基础和保障。果蝇作为一种常见的模式生物,因其生长周期短、种群数量大、遗传操作方便等优点,在遗传学及发育生物学中应用广泛,做出了突出贡献。近些年被广泛应用于食品研究领域,比如食品安全、营养学及功能性食品开发等。果蝇的铁代谢研究起步较晚,但是目前研究表明与哺乳动物之间比较保守。由于技术手段的限制,哺乳动物中铁代谢目前还有很多悬而未决的问题,因此可以利用果蝇模型探究这些铁代谢领域的空白。前期研究发现,果蝇的铁蛋白Ferritin在肠吸收中具有重要作用,此外,我们证明,转铁蛋白Tsf1也在铁吸收中具有重要作用,并且与Ferritin介导的铁吸收途径在肠子中存在竞争关系。Tsf1是由脂肪体(相当于人体的肝脏)产生的,那么脂肪体中的Ferritin具有什么作用呢?与Tsf1又有什么样的关系?这些问题对于理解果蝇铁代谢非常关键,对于开发与铁代谢相关的功能性食品具有重要意义。因此,本文中我们研究了果蝇铁蛋白Ferritin在脂肪体中的功能及Tsf1和Ferritin两蛋白在脂肪体中调控铁代谢之间的关系。我们的研究结果表明:(1)在果蝇脂肪体中敲低Fer1HCH(Ferritin的一个亚基,缺失后导致整个Ferritin解体,功能丧失)后,子一代死在蛹期,果蝇羽化率显著下降,并且生长发育延迟,说明脂肪体中的Ferritin对果蝇的生存发育是必需的。(2)通过Ferrozine实验检测果蝇幼虫及脂肪体铁含量。在脂肪体敲低Fer1HCH后,脂肪体中的铁含量及全身的铁含量也上升,证明Ferritin在脂肪体中参与铁代谢。(3)通过遗传重组的操作在脂肪体敲低铁吸收蛋白Malvolio(Mvl)能显著挽救Fer1HCH敲低的发育缺陷,相反过表达Mvl则加重其表型,说明敲低Ferritin造成的发育缺陷与铁代谢密切相关。(4)当Fer1HCH敲低时,ROS水平上升,脂质氧化物也同样增多。通过遗传重组在脂肪体敲低Mvl,发现ROS与脂质氧化物水平均有所降低,而过表达Mvl,ROS与脂质氧化物水平上升。通过膳食中加入NAC(清除ROS的一种药物),发育缺陷得到改善,说明铁死亡介导了Ferritin在脂肪体敲低引起的发育缺陷。(5)通过酵母双杂、免疫组化共定位与免疫共沉淀实验,发现Tsf1与Ferritin存在组织特异性的物理互作,Tsf1与Ferritin在脂肪体中存在互作而中肠不存在互作,并且Tsf1与Ferritin的互作是铁依赖性的。综上所述,本文利用果蝇这一模式生物,研究发现,Tsf1在肠子中装载的铁运输到脂肪体后,通过直接物理接触的方式传递给Ferritin储存起来,Ferritin在脂肪体中的这种储铁功能对于机体来说有铁解毒的作用,对于生长发育是必须的;当Ferritin在脂肪体表达降低时,会导致脂肪体出现铁死亡,引起发育障碍。总之本研究完善了对果蝇铁代谢的认识,发现了铁代谢中铁传递的新机制,加深了我们对铁代谢的理解,为铁相关功能性食品的开发及相关疾病预防和治疗的提供一定的理论支持。