隐花色素

隐花色素是于1993年被发，意指感受蓝光和近紫外光的能力(330—390nm)该地区的光接收器。隐花色素 (Cryptochrome)或称蓝光/紫外光-A受体（Cryptochrome or blue/UV-A   receptor)植物对蓝光诱导的反应是不同于光敏色素的另一种吸光色素系统。在藻类、真菌、苔藓、在蕨类植物和种子植物中已经发现隐色素的存在。哺乳动物、昆虫中存在编码隐色素蛋白的同源基因据国外报道，隐花色素可能在鸟类迁徙行为中起定向作用。 www.qwbaike.cn

蓝光受体分类

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隐花色素

目前公认的蓝光受体是隐花色素（Cryptochrome）和向光素（Phototropin）两种。隐花色素、和光敏色素一样，向光性色素是色素和蛋白质的复合体，脱辅基蛋白由多基因家族编码。

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分子组成

隐花色素是一种蓝光（400 ~ 500 nm）和近紫外光（320 ~ 400 nm）分子量为70~80KD的黄素蛋白，发色团可能是黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和蝶呤（pterin）

分子一般由两部分组成：一个是色素，也就是发色团，接收光信号；第二种是脱辅基蛋白，它对发色团感受到的光信号做出反应，并将反应信号传递给光感受器下游的信号传递体，触发某种生理反应。

隐花色素在植物中普遍存在、动物、以及所有高等真核生物。大多数植物中存在多种隐花色素，如拟南芥中就有cry1和cry2两种隐花色素基因。番茄和大麦至少含有cry1acry1b和cry2三种隐色素基因cry1在光照下分解迅速，而cry2相对稳定。 www.qwbaike.cn

不同隐花色素的C端长度差异很大，藻类为380 AA，拟南芥cry1为190 AA，cry2为120 AA。

脱辅基蛋白去除后总有两个主要结构域，即N端结构域和C端结构域。N端结构域由约500个AA残基组成，其序列与DNA光解酶相似，但不具有 DNA修复活性，故又称为PHR结构域。 PHR和发色团黄素腺嘌呤二核苷酸FAD和N，N亚甲基-5，6，7，8四氢叶酸是接收光信号的区域。

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c端是信号输出区，有三个可识别的序列基序：n端附近的DQXVP序列、酸性AA残基（E或D）区域、以及c端的STAES和GGXVP序列，所以也叫DAS（DQXVP-acidic-STAES）结构域。DAS主要负责核定位分子稳定性翻译后修饰以及与蛋白质的相互作用。在cry3中，DAS区域位于n端。

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隐花色素分子的机理类似于光敏色素分子的机理。隐花色素分子通常以二聚体的形式存在，其N端PHR结构域是二聚体形成的位点。在蓝光照射下，隐花色素分子的毛团FAD发生分子内电子转移，导致二聚体变构和C端磷酸化，从而激活下游信号转导通路，引发生理反应。 www.qwbaike.cn

不同的蓝光反应信号通路不同。例如，在蓝光调控的气孔开度中，负调控因子COP1是与隐花色素相互作用的下游信号成分。

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Cry1、Cry2定位于细胞核，cry3定位于叶绿体和线粒体。

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隐花色素具有磷酸化作用，参与植物代谢、形态发生和向光性反应。

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隐花色素在蓝紫色区域有三个吸收峰（通常在420纳米、450nm、480nm左右），即呈“三指”图案。在紫外光附近约370nm处有一吸收峰。

不同植物的蓝光效应光谱略有不同。判断光控反应是否含有隐花色素的实验标准是：在400~500nm范围内有一个三指峰，在370nm附近有一个峰。

科学家们早就知道，海龟燕子和其他需要长途迁徙的动物可以看到地球 的磁场，但实际上这种能力似乎存在于人的眼中。 www.qwbaike.cn

隐花色素是一种蛋白质，对磁场的感知非常关键最近在果蝇身上的实验取得了惊人的结果：人的眼睛含有同样效果的物质。

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毫无疑问，果蝇与人类有很大的不同，但这个实验揭示的结果确实令人印象深刻。斯蒂芬·拉皮特(Steven   reporter)是美国马萨诸塞大学的神经科学家，他说：人眼也有隐色素蛋白能否在人类视网膜中表达？It 它就像一个光敏磁性接收器？Lapit是发表在《自然》杂志上的这篇论文的第一作者。他说：我们不我不知道这一过程是否会发生在人类的视网膜上，但它确实表明了一种可能性。 www.qwbaike.cn

Lapit s实验室专门研究长距离迁徙蝴蝶背后的生物机制。三年前，他们在工作中发现果蝇可以用隐花色素实现定向。 www.qwbaike.cn

在此之前，隐花色素有助于定向的想法一直处于猜想和假设阶段。但是科学家们很快发现这种蛋白质似乎有一种魔力“量子指南针”来感知电子在光子冲击下由于磁场变化的影响而产生的极其微弱的旋转变化。从而帮助动物判断地磁场的方向。 www.qwbaike.cn

当然隐花色素的理论研究还有很大的缺陷，但一般认为这种物质存在于各种动物中，从鱼类到爬行动物到鸟类。但是人类是个例外我们确实有隐色素，但我们似乎更多地将它作为我们生物钟的一部分，而不是指南针。 www.qwbaike.cn

这项研究的结果表明，隐花色素在人体内的作用可能不仅限于生物钟。为了弄清楚脊椎动物体内的隐色素物质是否会在果蝇身上发挥作用，Lapit教授决定用人类的隐色素物质来进行果蝇实验。他的团队首先对果蝇进行生物工程改造，使其失去自身的隐色素。然后把它放进一个人工磁场的迷宫里。实验者发现果蝇在四处游荡，努力寻找自己的方向，但似乎根本无法实现定向。然后研究人员将人类隐色素植入其中，当他们再次做实验时，他们很快找到了方法。

克劳斯·舒尔特(Klaus   Schulten)是美国伊利诺伊大学的生物物理学家他是隐色素研究的先驱，但他没有参与Lapit 的研究工作。他评价说：这篇论文非常激动人心。舒尔特称，这一实验结果进一步支持了脊椎动物中隐色素具有相同功能的理论，当然也对人类隐色素的功能提出了质疑。 www.qwbaike.cn

拉皮特表示：我们可以 不能说隐色素对人类也有效，但它对果蝇有效。人类能否感知地磁场，这本身就是一个有争议的话题。20世纪80年代，英国动物学家罗宾·贝克(Robin   Baker)提出人类可以感知地磁场，但是他的发现很难复制，所以没有被科学界接受。德国科学家最近的工作似乎也揭示了人类的视觉会受到磁场的轻微影响。

这些说法是否与人眼隐性花青素含量异常增加有关？如果是的话，这种奇怪的物质真的能在人体内起到量子罗盘的作用吗？拉皮特非常欢迎这种怀疑。他说：完全有可能说人类其实是可以感知地磁场的，或许只是我们之前的验证方法错了。 www.qwbaike.cn

但是舒尔特有不同的看法。他认为，人类在进化过程中很可能是为了延长寿命而放弃了地磁感应的功能。他的研究小组发现，隐花色素在作为量子罗盘工作时需要过氧化物，这是一种氧分子自由基，生物体内的自由基可以破坏DNA。对于那些寿命很短的物种来说，如果苍蝇当然没问题，但是对于像人类这种要生存几十年的物种来说，可能会出现问题。但无论如何，舒尔特说：或许在很久以前，在进化过程的某个阶段，人类和其他许多动物一样，曾经拥有感知地磁场的能力。

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Lapit现在已经投身于隐色素罗盘的下一阶段研究这一次，他试图理解大脑是如何读取隐花色素罗盘的信息的。他说：在最基本的层面上，我们感兴趣的是这些方向性信息是如何传递到神经系统的。这个问题的答案还是未知。

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