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摘要镍作为人体必需的过渡金属，其过量积累会导致肺纤维化、心血管疾病及癌症等严重病理变化。镍离子在真核生物中的分子转运机制、代谢调控网络及其毒性效应通路并不清晰。新镍离子代谢因子的筛选和鉴定是阐明真核生物中镍离子代谢机制的有效方法。我们在对镍离子代谢机制长期的研究过程中发现，酿酒酵母基因FTR1敲除株（ftr1Δ）对过量镍离子表现出了显著的敏感性。<br>　　为阐明FTR1基因参与酵母镍离子代谢的作用机制，本研究以酿酒酵母为模型，通过分子遗传学、转录组学以及金属离子组学技术，系统解析镍离子在酿酒酵母细胞中的代谢机制。FTR1编码的具有高亲和力的铁离子转运蛋白Ftr1p与铁氧化物酶Fet3p组成质膜蛋白复合物，将铁离子从胞外转运到胞内。<br>　　重金属离子专一性生长实验表明ftr1Δ突变株对镍（Ni2+）、铜（Cu2+）、镉（Cd2+）等二价金属离子表现出敏感性。鉴于镍离子在真核生物中的代谢机制并不明晰，本研究主要探讨ftr1Δ对镍离子敏感性的作用机制。FTR1基因的互补实验显示对镍离子的敏感性消失。在过量镍离子条件下，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测结果表明，ftr1Δ突变株内镍含量较野生型（WT）显著增加，铜、铁含量却大幅下降，因此镍离子过量以及铁的缺乏可能是ftr1Δ对镍离子表现敏感性的原因之一。细胞内活性氧（ROS）水平检测显示，过量镍条件下ftr1Δ突变株中ROS水平变化不大，说明氧化应激不是导致ftr1Δ菌株表现出镍敏感性的原因。Sod2p与CCO检测结果表明，在过量镍离子条件下，相对于WT，ftr1Δ突变株Sod2酶活性显著升高，降低线粒体ROS水平的能力提高，维持了线粒体稳态，同时CCO含量并无明显变化，因此线粒体功能也不是导致ftr1Δ菌株表现出镍敏感性的原因。加镍后，ftr1Δ突变株相对于WT中三磷酸腺苷（ATP）含量有所升高，说明FTR1基因的敲除使得ATP使用的效率降低，因此在镍胁迫条件下，能量代谢紊乱是ftr1Δ突变株对镍离子表现出敏感性的又一主要因素。<br>　　ftr1Δ突变株表现出镍敏感性可能是多种基因共同作用的结果，通过转录组学筛选出ftr1Δ突变株中可能影响镍离子代谢的下调基因QCR10、CCP1、CTT1和上调基因ARN2、CCC2、FET3、VMR1，并通过实时荧光PCR验证其mRNA表达水平，其结果与转录组学一致。将筛选出的下调基因QCR10（细胞色素C氧化还原酶复合物的亚基）、CCP1（细胞色素C过氧化物酶）、CTT1（细胞过氧化氢酶）在ftr1Δ突变株进行过量表达，结果显示ftr1Δ恢复了镍耐受性，表明这些基因对FTR1调节镍离子代谢起关键作用。蛋白免疫印迹结果显示镍胁迫能增强FTR1蛋白稳定性。<br>　　综上所述，本研究证明了FTR1基因是参与真核生物酿酒酵母镍离子代谢的一个新型因子，FTR1基因敲除并未引起ROS水平变化以及线粒体功能失调，排除了这两者是镍离子表现出敏感性的原因，而能量代谢的紊乱可能使ftr1Δ突变株对镍离子表现出敏感性。QCR10、CCP1、CTT1通过与FTR1基因的相互作用参与镍离子的代谢调控。为镍代谢异常相关疾病的病理机制解析和干预治疗提供理论依据。