近日，生化教研室徐蕾教授团队在Nature子刊Communications Chemistry（IF = 6.2，中科院一区Top期刊）发表题为《The ionic and protonation states of flavin control the activation and recovery of Drosophila cryptochrome》的研究论文，阐释了果蝇生物钟蛋白隐色素的作用机制。我校2025届生物化学与分子生物学专业研究生谢文龙、2024届药物制剂专业本科生万梦琪（现为2025级药理学专业研究生）为共同第一作者，人体解剖学教研室王秀秀、生化教研室徐蕾教授为通讯作者。

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果蝇生物钟蛋白隐色素的作用机制

果蝇是最重要的模式生物之一，是研究生命科学和人类疾病的重要工具。果蝇的生物钟系统是研究昼夜节律的经典模型，其分子机制为理解人类生物钟奠定了基础。隐色素（cryptochrome）是果蝇生物钟系统的关键蛋白，含有可感受光照的FAD辅因子。光照引起FAD辅因子光还原，引发隐色素蛋白结构变化，C末端尾延伸肽段从结合口袋弹出，进而与下游生物钟蛋白相互作用，激活蛋白泛素化降解途径使下游蛋白降解，从而起到校准生物钟的作用。但长期以来，对于果蝇隐色素光感受作用机制仍存在较多争议。徐蕾教授团队通过分子生物学和光谱学技术，证明了FAD辅因子光还原后的离子和质子化状态对果蝇隐色素光感受作用至关重要，其中带有负电荷的阴离子自由基状态和阴离子完全还原型均可使C末端尾延伸肽段弹出，而不带电荷的氧化型状态和中性自由基状态则不能使肽段弹出。但实验发现，在生理条件下光照，野生型果蝇隐色素中氧化型FAD辅因子会被光还原，生成大量阴离子自由基，也会生成一部分缺乏活性的中性自由基状态。此时，如果将蛋白放回暗处，FAD辅因子会迅速氧化为未激活的氧化型状态。而如果通过定点突变，或增高体系pH值，可以抑制光照生成的中性自由基状态，稍许增加C末端尾延伸肽段弹出效率，但会大大降低FAD辅因子光还原后，返回暗处的氧化速率。因此，野生型果蝇隐色素在生理条件下，光照生成少量中性自由基状态，有助于其在暗处迅速恢复未激活状态，确保果蝇对光照条件变化的准确感知。

相关研究工作受到国家自然科学基金面上项目、皖南医学院青年骨干人才项目、皖南医学院学术和技术带头人等课题和项目的资助，上海交通大学超快科学中心仲冬平教授在论文撰写过程中提出了宝贵的意见。（徐蕾/文、供图）