铁元素是人体所必需的微量元素之一,研究表明膳食中铁的摄入不足或过量都会引起机体铁稳态的失衡,从而引发一系列健康问题。因此研究机体是如何调控铁代谢,对研究开发新型功能性补铁食品进而改善由于膳食铁摄入不足引起的健康问题具有重要意义。piwi蛋白最早在果蝇中被发现,主要在生殖系统表达,通过与非编码小分子RNA—pi RNA相互结合形成piwi/pi RNA“机器”,影响果蝇生殖干细胞的不对称分裂,但是机制不清晰。我们实验室前期研究鉴定了ZIP13的分子功能是参与铁代谢。有报道发现,piwi和ZIP13间存在遗传互作。那么piwi是否参与铁代谢?如何参与铁代谢?目前仍不清楚,这些问题的解决将有助于理解piwi参与的生理过程的分子机制。脂肪体是铁代谢的一个重要器官,而且近期有研究表明piwi在脂肪体有表达。所以本工作中,我们利用果蝇模型探究piwi在脂肪体中是否参与铁代谢。我们主要的研究内容和结果如下:(1)piwi在果蝇不同组织中的表达丰度。实验发现,piwi主要在果蝇卵巢表达,脂肪体中有少量表达。(2)脂肪体中表达的piwi对于果蝇生长发育是必需的。实验发现在脂肪体中干扰piwi会导致果蝇蛹化率、羽化率、寿命以及卵巢发育的缺陷。(3)脂肪体中表达的piwi响应膳食铁变化并影响铁代谢基因表达。实验发现膳食中补铁可以促进piwi的表达,在膳食中螯合铁则会抑制piwi的表达。另外,脂肪体中干扰piwi会影响铁代谢基因的表达,比如降低Mvl和Tsf1的m RNA水平并增加ZIP13的m RNA水平。此外,Mvl-OE可以挽救蛹化率、羽化率、寿命、产卵和卵巢发育等表型;ZIP13-OE和Tsf1-RNAi则会加重上述表型。(4)piwi影响线粒体内铁的分布从而影响铁代谢。piwi-RNAi导致脂肪体中线粒体铁蓄积,引起复合体酶Ⅰ活性升高,Mvl-OE可以通过减少线粒体中铁的积累和降低复合体酶Ⅰ活挽救piwi-RNAi的表型;ZIP13-OE和Tsf1-RNAi则可以通过增加线粒体中铁和复合体酶Ⅰ活性加重piwi-RNAi的表型。综上所述,本课题研究表明,脂肪体中piwi的表达受到膳食铁水平的调节,piwi在果蝇脂肪体中通过影响线粒体内铁的分布从而影响铁代谢,该功能对于果蝇生长发育及生殖是必需的。本研究一方面丰富了在性腺组织以外的piwi的功能研究,另一方面为铁代谢调控过程提供了重要的线索,为人们更好的了解铁代谢机制以及开发相应的功能性食品提供了重要思路。