隱花色素，是指能夠感受藍(lán)光和近紫外光(330―390nm)區(qū)域的光的一種受體。近期在果蠅身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)驚人的結(jié)果：人類(lèi)的眼睛中含有同樣功效的物質(zhì)。

花色素_隱花色素 -簡(jiǎn)介

隱花色素是指能夠感受 藍(lán)光和近紫外光區(qū)域的光的一種受體。 植物中對(duì)藍(lán)光誘導(dǎo)的反應(yīng)，是不同于光敏色素的另一個(gè)吸光色素系統(tǒng)。在藻類(lèi)、真菌、苔蘚、蕨類(lèi)和種子植物中都找到了有隱花色素的存在。哺乳動(dòng)物、昆蟲(chóng)體內(nèi)都有其同源基因編碼隱花色素蛋白，據(jù)國(guó)外報(bào)道，隱花色素在鳥(niǎo)類(lèi)的遷飛行為中可能起定向作用。

花色素_隱花色素 -分子組成

隱花色素是一類(lèi)藍(lán)光（400~500nm）和近紫外光（320~400nm）的黃素蛋白，分子量為70~80KD，生色團(tuán)可能是黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和蝶呤（pterin）。

分子大體由兩部分組成：一是色素，即生色團(tuán)，用此接受光信號(hào)；二是脫輔基蛋白，由他應(yīng)答生色團(tuán)感受的光信號(hào)，并將應(yīng)答信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)給光受體下游的信號(hào)傳遞體，引發(fā)某種生理反應(yīng)。

隱花色素普遍存在植物、動(dòng)物、以及整個(gè)高等真核生物中。多數(shù)植物中有多種隱花色素，如擬南芥有兩種隱花色素基因，cry1和cry2。番茄和大麥中至少含有三種隱花色素基因，cry1a，cry1b和cry2，cry1在光下迅速分解，而cry2比較穩(wěn)定。

不同隱花色素的C末端長(zhǎng)度變化相當(dāng)大，藻類(lèi)有380個(gè)AA，擬南芥的cry1和cry2分別有190個(gè)和120個(gè)AA。

脫輔基蛋白后總有兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)域，即N端結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域。N端結(jié)構(gòu)域約有500個(gè)AA殘基組成，其序列與DNA光裂解酶類(lèi)似，但不具備DNA修復(fù)活性，故又稱(chēng)為PHR結(jié)構(gòu)域。PHR與生色團(tuán)黃素腺嘌呤二核苷酸FAD及N,N甲叉亞甲基-5,6,7,8四氫葉酸結(jié)合，是感受光信號(hào)的區(qū)域。

C端是信號(hào)輸出區(qū)域，它具有三個(gè)可識(shí)別的序列模體：靠近N端的DQXVP序列、酸性AA殘基（E或D）區(qū)域、以及C端的STAES和GGXVP序列，因而也被稱(chēng)為DAS（DQXVP-acidic-STAES）結(jié)構(gòu)域。DAS主要負(fù)責(zé)核定位，分子穩(wěn)定性，翻譯后修飾以及與蛋白之間的相互作用。在cry3中，DAS區(qū)域位于N端。

花色素_隱花色素 -識(shí)別特征

隱花色素在藍(lán)紫光區(qū)有三個(gè)吸收峰（通常在420nm、450nm、480nm左右），即呈“三指”圖案。在近紫外光370nm左右有一個(gè)吸收峰。

不同植物對(duì)藍(lán)光效應(yīng)的作用光譜稍有差異。判定一個(gè)光控反應(yīng)是否包含隱花色素參與的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是：在400~500nm區(qū)域內(nèi)呈三指峰，在370nm附近有一個(gè)峰。

花色素_隱花色素 -科學(xué)研究

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)知道海龜，燕子和其它一些必須做長(zhǎng)距離遷徙的動(dòng)物能夠看到地球的磁場(chǎng)，但是事實(shí)上這種能力似乎也存在于人類(lèi)的眼睛中。

隱花色素是一種對(duì)磁場(chǎng)感知極為關(guān)鍵的蛋白質(zhì)，近期在果蠅身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)驚人的結(jié)果：人類(lèi)的眼睛中含有同樣功效的物質(zhì)。

果蠅和人類(lèi)的差異很大，這是毋庸置疑的，但是這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所揭示的結(jié)果確實(shí)令人印象深刻。斯蒂芬?拉皮特(StevenReppert)是美國(guó)馬薩諸塞州大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家，他說(shuō)：“人類(lèi)眼中同樣擁有隱花色素蛋白質(zhì)，它能否在人類(lèi)視網(wǎng)膜得到表達(dá)？就像一種光敏磁受器？”拉皮特是這篇發(fā)表在《自然》雜志上的論文的第一作者。他說(shuō)：“我們不知道這種過(guò)程可否在人類(lèi)視網(wǎng)膜上發(fā)生，但是這確實(shí)暗示了一種可能性?！?/p>

花色素_隱花色素 -研究歷史

拉皮特的實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)攻長(zhǎng)距離遷徙的蝴蝶背后隱含的生物機(jī)制。三年前，他們?cè)诠ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)果蠅可以借助隱花色素實(shí)現(xiàn)定向。

在那之前，有關(guān)隱花色素幫助定向的說(shuō)法一直停留在猜想和假設(shè)的階段。但是很快科學(xué)家們便發(fā)現(xiàn)這種蛋白質(zhì)似乎可以充當(dāng)一種神奇的“量子指南針”，感知那些由于受到磁場(chǎng)變動(dòng)影響，在光子撞擊下電子發(fā)生的極微弱旋轉(zhuǎn)變化。從而幫助動(dòng)物們判斷地磁場(chǎng)的方向。

當(dāng)然對(duì)于隱花色素的理論研究還存在很大的缺陷，但是現(xiàn)在普遍認(rèn)為這種物質(zhì)普遍存在于各種動(dòng)物體內(nèi)從魚(yú)類(lèi)到爬行動(dòng)物到鳥(niǎo)類(lèi)。但是人類(lèi)卻是個(gè)例外，我們確實(shí)也有隱花色素，但是我們更多的似乎是將它作為我們生物鐘的一部分，而不是用作指南針。

花色素_隱花色素 -研究成果

本次的研究結(jié)果暗示人類(lèi)體內(nèi)的隱花色素物質(zhì)功能可能并不僅僅局限于生物鐘。為了搞清楚脊椎動(dòng)物的隱花色素物質(zhì)對(duì)于果蠅會(huì)不會(huì)起作用，拉皮特教授決定采用人類(lèi)隱花色素物質(zhì)進(jìn)行果蠅實(shí)驗(yàn)。他的小組首先對(duì)果蠅進(jìn)行了生物工程改造，使其喪失其自身的隱花色素物質(zhì)。隨后將其置入一個(gè)人造磁場(chǎng)中的迷宮中。實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)果蠅到處亂轉(zhuǎn)，掙扎著想找到方向，但是似乎完全沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)定向。隨后研究人員將人類(lèi)隱花色素植入它的體內(nèi)，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，它們很快就找到了方向。

克勞斯?舒爾特(KlausSchulten)是美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的生物物理學(xué)家，他是隱花色素方面的研究先驅(qū)，但是他并未參與拉皮特博士的這一研究工作。他評(píng)價(jià)說(shuō)：“這篇論文非常讓人振奮。”根據(jù)舒爾特的說(shuō)法，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步支持了有關(guān)脊椎動(dòng)物的隱花色素具備同樣功能的理論，也當(dāng)然的提出了有關(guān)人類(lèi)隱花色素功能的問(wèn)題。

拉皮特表示：“我們還不能說(shuō)隱花色素能同樣在人類(lèi)身上起作用，但是它確實(shí)可以在果蠅身上發(fā)生作用。” 有關(guān)人類(lèi)是否能感知到地磁場(chǎng)的問(wèn)題本身是一個(gè)充滿(mǎn)爭(zhēng)議的話(huà)題。上世紀(jì)80年代，英國(guó)動(dòng)物學(xué)家羅賓?貝克(RobinBaker)提出人類(lèi)是可以感知地磁場(chǎng)的，但是他的發(fā)現(xiàn)很難復(fù)制，因此沒(méi)有被科學(xué)界接受。而近期德國(guó)科學(xué)家的工作也似乎揭示人類(lèi)的視覺(jué)會(huì)受到磁場(chǎng)的些許影響。

這些說(shuō)法是否都和人類(lèi)眼睛內(nèi)隱花色素含量異常增高有關(guān)？如果是的話(huà)，那么這種奇特的物質(zhì)是否真的能再人體內(nèi)發(fā)揮量子指南針的作用？拉皮特對(duì)這種懷疑非常歡迎。他說(shuō)：“有關(guān)人類(lèi)其實(shí)是可以感知地磁場(chǎng)的說(shuō)法是完全可能的，或許只是我們之前的驗(yàn)證方法不對(duì)頭?！?br>
但是舒爾特有不同的觀點(diǎn)。他認(rèn)為人類(lèi)在進(jìn)化過(guò)程中很有可能已經(jīng)放棄了地磁場(chǎng)感應(yīng)的功能，以便延長(zhǎng)自己的壽命。他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)隱花色素作為量子指南針工作時(shí)需要過(guò)氧化物，這是一種氧分子自由基，而在生物體內(nèi)的自由基會(huì)破壞DNA。這對(duì)于那些壽命較短的物種，如果蠅當(dāng)然是沒(méi)什么問(wèn)題了，但是對(duì)于人類(lèi)這樣要存活數(shù)十年的物種來(lái)說(shuō)，可能就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。 不過(guò)無(wú)論如何，舒爾特表示：“或許在很久很久之前，在進(jìn)化進(jìn)程的某一階段，人類(lèi)和很多其他動(dòng)物一樣，曾經(jīng)擁有過(guò)對(duì)地磁場(chǎng)的感知能力。”

拉皮特現(xiàn)在已經(jīng)投入到了有關(guān)隱花色素指南針的下一階段的研究工作當(dāng)中，這次他試圖了解大腦是如何讀取隱花色素指南針的信息的。他說(shuō)：“在最基本的層面上，我們感興趣的是這些定向信息是如何被傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)的。有關(guān)這一問(wèn)題的答案，現(xiàn)在還無(wú)人知曉?！?br>

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