来自嗜盐古菌的天然无半胱氨酸LOV结构域在其荧光上表现出磁场效应

磁场可以通过自由基对机制调节某些黄素蛋白的功能；在该机制中，磁场影响一对相干自由基的自旋演化。该过程可导致磁致荧光，即磁场调制黄素辅因子所发射荧光的强度。然而，这一性质在不同蛋白家族及生命各域中的普遍性仍缺乏充分表征。在经典的光—氧—电压（Light-Oxygen-Voltage, LOV）结构域中，一个保守的半胱氨酸会与黄素形成加合物，从而引发下游信号传导。而对该半胱氨酸进行突变则会转而通过中性半醌自由基形式进行信号传导，并且同样的突变对于增强工程化蛋白 MagLOV2 的磁致荧光至关重要。因此，我们提出假设：天然缺失这一保守半胱氨酸的 LOV 结构域可能表现出磁致荧光。 利用一个定制的磁致荧光成像平台，我们测量了在切换外加磁场条件下表达三种此类结构域的大肠杆菌菌落的荧光，以及其中一种结构域的单点突变体的荧光。来源于一种嗜盐古菌的 HsuLOV 表现出磁致荧光，来源于第二种嗜盐古菌的 BAT-LOV 的一个单点突变体也表现出磁致荧光。另一方面，来源于趋磁细菌的结构域 amb2291 在我们的照明条件下未显示出可检测的响应。因此，磁致荧光并非工程化蛋白所独有，而是存在于天然无半胱氨酸的 LOV 结构域序列中。据我们所知，本文报道的这些蛋白是首批来源于古菌的磁敏感蛋白。这表明，自由基对磁敏感性在 LOV 结构域中的分布范围可能比此前认识的更广泛。

磁场可以通过自由基对机制调节某些黄素蛋白的功能，在该机制中，磁场影响一对相干自由基的自旋演化。这一过程可导致磁荧光现象，即磁场调制黄素辅因子所发射荧光的强度。然而，这一性质在不同蛋白质家族及生命各域中的普遍性仍缺乏充分表征。

在经典的光-氧-电压（Light-Oxygen-Voltage, LOV）结构域中，一个保守的半胱氨酸会与黄素形成加合物，从而引发下游信号传导。相反，对该半胱氨酸进行突变则会通过中性半醌自由基形式产生信号传导，而同样的突变对于增强工程化蛋白MagLOV2中的磁荧光至关重要。因此，我们提出假设：天然缺失这一保守半胱氨酸的LOV结构域可能表现出磁荧光。

利用一个定制的磁荧光成像平台，我们测量了在切换外加磁场条件下表达三种此类结构域以及其中一种结构域的单点突变体的大肠杆菌菌落的荧光。来自一种嗜盐古菌的HsuLOV表现出磁荧光，来自第二种嗜盐古菌的BAT-LOV的一个单点突变体也表现出磁荧光。另一方面，来自趋磁细菌的结构域amb2291在我们的照明条件下未显示出可检测的响应。因此，磁荧光并非工程化蛋白所独有，而是存在于天然无半胱氨酸LOV结构域序列中。据我们所知，这里报道的蛋白质是首批在古菌中报道的磁敏感蛋白。这表明，自由基对介导的磁敏感性在LOV结构域中的分布可能比此前认识的更为广泛。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.30.741865v1?rss=1

🏷️ LOV结构域 磁致荧光 自由基对机制 嗜盐古菌 黄素蛋白