铁元素作为一种重要的微量金属元素,在生物体的生长发育中扮演着不可忽视的角色,是机体进行正常生命活动所必需的,但铁过量会造成细胞毒性,对生命健康产生威胁。铁死亡是一种最新发现的程序性细胞死亡,此发现为多种疾病的治疗提供了新方向。细胞铁死亡的研究处于起步阶段,调控机制尚不清楚,因此,深入研究铁死亡的调节方式及作用机理,对寻找相关疾病的治疗靶点意义重大。Piwi是结构和功能高度保守的一个蛋白,通过形成Piwi/pi RNA沉默复合物,抑制转座子的活性。Piwi主要表达在生殖系统,相关研究主要集中在Piwi对生殖的影响,其他组织中功能研究较少。近期有研究报道果蝇脂肪体中Piwi突变导致饥饿敏感、免疫功能受损和寿命缩短,但具体机制不清楚。本实验室前期工作鉴定了脂肪体中Piwi和铁代谢基因ZIP13、Mvl、Tsf1间存在遗传互作,但Piwi蛋白如何参与铁代谢的过程仍是未知的。本课题中,我们探究了脂肪体中Piwi基因对铁代谢的影响及机制,主要的实验内容与结论如下:（1）Piwi在脂肪体中通过脂肪体代谢影响发育。在脂肪体中特异沉默Piwi的表达导致果蝇脂肪体代谢紊乱、发育阻滞,表现为甘油三酯、糖原等营养物质储存减少和生长周期延长。（2）Piwi调节脂肪体代谢的过程与铁死亡相关。在脂肪体中特异沉默Piwi表达引起的上述生长发育的表型与细胞凋亡、坏死无关,但可以被铁死亡抑制剂挽救。此外,在脂肪体中特异沉默Piwi表达产生一系列铁死亡相关表型,包括活性氧堆积、脂质过氧化、氧化还原反应中相关酶的酶活失调和胞内铁积累。（3）在脂肪体中特异沉默Piwi表达导致的铁死亡是由细胞内铁积累导致的。果蝇摄入含高浓度铁的膳食会加重上述脂肪体中特异沉默Piwi导致的生长发育的表型,而在降低膳食中铁含量（添加铁螯合剂）可以挽救Piwi沉默引起的表型。（4）脂肪体中Piwi通过影响线粒体功能影响细胞氧化还原系统的平衡。敲低Piwi的表达导致脂肪体细胞线粒体严重受损,引起细胞氧化损伤。（5）脂肪体中Piwi通过调节线粒体铁稳态影响氧化还原系统,从而调控铁死亡。在脂肪体中特异Piwi沉默导致线粒体内铁大量积累;利用遗传手段沉默向线粒体内运铁的线粒体铁转运蛋白的表达（Mfrn-RNAi）,或过表达在线粒体内螯合铁的线粒体铁蛋白（Fer3-OE）,减少线粒体内可利用的铁含量,可挽救Piwi沉默引起的铁死亡;而Mfrn-OE和Fer3-RNAi通过增加线粒体中铁蓄积的程度进一步加剧铁死亡现象。综上所述,本工作的实验结果表明,果蝇脂肪体细胞中的Piwi沉默导致线粒体内铁积累,影响氧化还原系统,导致脂肪体细胞ROS和MDA的大量累积,进而引发细胞铁死亡,干扰脂肪体储存甘油三酯和糖原的功能,最终影响果蝇的生长发育。本工作的完成拓展了人们对铁代谢及铁死亡的认识,加深了人们对Piwi在体内生理功能的理解,为预防和治疗铁死亡及其它铁代谢相关疾病提供新的理论依据和作用靶点,具有重要的科学和实践意义。