磁感应受体蛋白和其复合物及它们的用途制造技术

本发明专利技术提供了一种磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物。本发明专利技术还提供了磁感应受体蛋白的纯合复合物以及磁感应受体蛋白与隐花色素蛋白的杂合复合物。本发明专利技术还提供了所述磁感应受体蛋白或其纯合复合物或其与隐花色素蛋白的杂合复合物的制备方法。本发明专利技术还提供了所述磁感应受体蛋白或其纯合复合物或其与隐花色素蛋白的杂合复合物的与磁性相关的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物学和其应用领域。具体地，本专利技术涉及一种科学上首次研究和制备得到的自身具有磁性的蛋白，即磁感应受体蛋白，以及所述磁感应受体蛋白的纯合蛋白复合物，以及所述磁感应受体蛋白和光感应蛋白形成的杂合蛋白复合物。本专利技术还提供了所述蛋白或复合物的用途。
技术介绍
铁是生命体必需的微量元素，和铁结合、转运相关的蛋白质也得到了较多的关注和研究。铁结合蛋白是含铁的金属结合蛋白，其中有一个亚类称之为铁硫蛋白，其结合的铁是以铁硫中心(Iron-sulfur cluster)的形式存在。铁硫蛋白是非常重要的电子传递的载体，主要牵涉到呼吸链和植物的光合作用等生化反应过程。对铁结合蛋白和铁硫蛋白的研究非常广泛和深入，主要集中在和生化代谢相关的各个方面。生物中最重要的两个铁结合蛋白是乳铁蛋白和转铁蛋白，其中转铁蛋白构成的复合笼状结构，能装载大约3000-5000个铁原子，是生物中重要的储存铁的机制。一些研究也表明，可以利用装载铁原子的转铁蛋白作为纳米颗粒用于生物医学和其它领域的应用。然而，迄今为止，所有已经发现的铁结合蛋白都不具备自身的磁性，即都不是“磁性蛋白”。例如，上述载铁能力极高的转铁蛋白在磁场下能够被磁场吸引，具备顺磁的特性，但也不具备自身的磁性。该蛋白具有类似于铁球在磁场下的反应，但因为不具备自身的磁性，所以不能作为如同用作指南针的磁铁那样的磁性材料使用。另外，动物的磁感应能力一直是生物学领域中最引人注目的未解之谜。很多年以来，人们已经知道许多动物在进行长距离迁徙时是通过感应地磁场来判断方向和导航的，例如黑脉金斑蝶、家鸽、蜜蜂、龙虾、海龟、鲨鱼、蝙蝠、牛羚羊以及众所周知的候鸟等等。除此之外，还有一些物种利用地磁场来引导自身的朝向和筑巢的走向，例如名为
Tritonias diomedea的海洋软体动物、指南白蚁、裸鼹鼠等。然而，人们对动物体感应磁场的分子机理了解甚少。动物能够通过某种分子机制(例如，通过某种特定的基因或者蛋白质，或者通过某条细胞信号通路)来感应地磁场的这一说法，从无人相信到被学界认可，经历了很长的一段时间。迄今为止，与动物体感应磁场有关的最关键的一个研究是隐花色素蛋白(Cryptochrome，简称为Cry)的发现和研究。2008年,在Gegear,R.J.,Casselman,A.,Waddell,S.&Reppert,S.M.等的Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila.Nature 454,1014-1018(2008)中描述了将模式动物果蝇的Cry基因敲除后，果蝇就失去了对磁场的感知能力。这一实验充分说明了动物对磁场的感知和利用磁场导航存在某种分子机制，并且这一过程由特定的基因和蛋白质参与。这表明，动物具有磁感应能力不是伪科学，而是由特定基因决定的，并证明Cry蛋白是动物磁感应信号通路中非常关键的一个环节。但是，该发现并不能确认Cry蛋白是直接感应磁场的受体蛋白。事实上，其后有很多该领域的相关文献也进一步说明了这一点，如Gould,J.L.的Magnetoreception.Curr Biol 20,R431-435(2010)，其指出当前的几种假说都有缺陷，尤其是Cry作为磁感应蛋白的假说并不能解释蛋白质如何识别磁场的磁极，而Cry蛋白质在磁场下的反应并没有任何直接的实验证据支持。值得注意的是，Cry蛋白并不是一种含铁的蛋白质，因此Cry蛋白不能提供其具有感磁特性的让人信服的机理。本领域尚未发现本身具有磁性和/或光磁性的蛋白或蛋白复合物。本领域亦未得到过本身具有磁性和/或光磁性的蛋白或蛋白复合物以及将其应用于人类生产生活中。专利技术概述本专利技术涉及一种在现代生物学研究中新研究和制备得到的自身具有磁性和/或能够形成具有磁性之复合物的蛋白，即磁感应受体蛋白，以及所述磁感应受体蛋白的纯合蛋白复合物，以及所述磁感应受体蛋白和光感应蛋白形成的杂合蛋白复合物。本专利技术还提供了所述磁感应受体蛋白或复合物的用途。本专利技术提供了一种分离的磁感应受体蛋白。磁感应受体蛋白(或称
“Magnetoreceptor”，或称“MagR”)是本申请专利技术人在现代生物学研究中首个研究、鉴定并命名的一种其核酸编码序列在生物体基因组中广泛存在并高度保守，可形成具有生物磁性的蛋白单体或纯合复合物或杂合复合物的蛋白质。本专利技术提供的磁感应受体蛋白的核酸序列在大量不同物种的基因组中都存在，其编码的蛋白序列高度保守，并具有多个高度保守的结构域，例如特征性的结合铁和/或硫的结构域。本专利技术的磁感应受体蛋白可为磁感应受体蛋白家族中的其中一种。本专利技术的磁感应受体蛋白可来自脊椎动物或来自无脊椎动物。示例性的MagR的核酸或蛋白序列为本申请专利技术人从家鸽(pigeon，拉丁名Columba livia)和黑脉金斑蝶(或称美洲帝王蝶，monarch butterfly，拉丁名Danaus plexippus)得到，其氨基酸序列分别如SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示。这些序列在本专利技术之前是未被公开的。本专利技术提供的磁感应受体蛋白还包括其它生物物种的磁感应受体蛋白，例如来自果蝇(Fruit fly，拉丁名Drosophila melanogaster)，蜜蜂(Honey bee，拉丁名Apis mellifera)，文昌鱼(Lancelet，拉丁名Branchiostoma floridae)，斑马鱼(Zebrafish，拉丁名Danio rerio)，蟒蛇(Burmese python，拉丁名Python bivittatus)，草雀(Zebra finch，拉丁名Taeniopygia guttata)，鸡(Chicken，拉丁名Gallus gallus)，鲸鱼(Minke whale，拉丁名Balaenoptera acutorostrata)，蝙蝠(Little brown bat，拉丁名Myotis lucifugus)，裸鼹鼠(Naked mole rat，拉丁名Heterocephalus glaber)，小鼠(Mouse，拉丁名Mus musculus)，人(Human，拉丁名Homo sapiens)。上述来自果蝇、蜜蜂、文昌鱼、斑马鱼、蟒蛇、草雀、鸡、鲸鱼、蝙蝠、裸鼹鼠、小鼠和人的磁感应受体蛋白的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13和SEQ ID NO：14所示。在本专利技术的其中一个方面，提供了一种分离的磁感应受体蛋白，其具有：(1)如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物，例如其中所述磁感应受体蛋白为来自脊椎动物(如家鸽、斑马鱼、蟒蛇、草雀、鸡、鲸鱼、蝙蝠、裸鼹鼠、小鼠和人)，或为来自无脊椎动物(如果蝇、文昌鱼、蜜蜂和黑脉金斑蝶)。

【技术特征摘要】
1.一种分离的磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物，例如其中所述磁感应受体蛋白为来自脊椎动物(如家鸽、斑马鱼、蟒蛇、草雀、鸡、鲸鱼、蝙蝠、裸鼹鼠、小鼠和人)，或为来自无脊椎动物(如果蝇、文昌鱼、蜜蜂和黑脉金斑蝶)。2.权利要求1的磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物，其中所述磁感应受体蛋白具有：(1)如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14所示的氨基酸序列，(2)在与SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14进行比较时具有至少75％的序列同一性，优选具有至少90％的序列同一性，最优选具有至少95％的序列同一性的氨基酸序列，或(3)在与SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14进行比较时具有一个或多个氨基酸的取代、缺失、添加的氨基酸序列。3.前述权利要求中任一项的磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物，其中所述磁感应受体蛋白含有铁原子，优选的，其中所述磁感应受体蛋白还含有硫原子。4.一种分离的蛋白复合物，其包含两个或两个以上磁感应受体蛋白或其活性片段或衍生物，例如其中所述磁感应受体蛋白来自脊椎动物(如家鸽、斑马鱼、蟒蛇、草雀、鸡、鲸鱼、蝙蝠、裸鼹鼠、小鼠和人)，或来自无脊椎动物(如果蝇、文昌鱼、蜜蜂和黑脉金斑蝶)。5.权利要求4的蛋白复合物，其中所述磁感应受体蛋白具有：(1)如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID
\tNO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14所示的氨基酸序列，(2)在与SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14进行比较时具有至少75％的序列同一性，优选具有至少90％的序列同一性，最优选具有至少95％的序列同一性的氨基酸序列，或(3)在与SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：12、SEQ ID NO：13或SEQ ID NO：14进行比较时具有一个或多个氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢灿，罗述金，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11