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长期以来,酿酒酵母作为一种最简单的真核细胞模式生物,被广泛用来研究细胞的各种代谢和生化反应过程,主要原因是酿酒酵母的很多生物过程在真核生物中具有很高的保守性,包括有丝分裂、减数分裂、基础代谢和基因的调控表达等。酿酒酵母的生长发育包括营养生长和产孢两个过程。通常情况下酿酒酵母通过有丝分裂出芽生殖进行传代,当营养匮乏时,双倍体酿酒酵母会通过减数分裂产生四分体孢子繁殖。本研究构建了抑制酿酒酵母生长发育的人类基因的筛选系统。利用GatewayTM重组技术将人类蛋白质编码基因构建到酿酒酵母表达质粒中。得到的质粒分别转化酿酒酵母细胞中,首先分析哪些基因的表达会抑制酿酒酵母生长发育的营养生长阶段,再从排除抑制酿酒酵母营养生长的人类基因中,筛选抑制酿酒酵母产孢过程的人类基因。利用该系统,本研究对2991个人类基因进行了筛选,发现了141个抑制酿酒酵母营养生长的人类基因,其中有29个显著抑制了酿酒酵母的生长。为了深入了解这些显著抑制酵母生长基因扰乱酵母营养生长的原因,本研究将这些基因与GFP融合表达并分析它们在酵母细胞中的定位。大多数基因编码的蛋白质在酵母细胞中的定位与其在人类细胞中的生理学功能相关。LYRM1、ZMYND12和PDLIM4这三个基因参与的生物过程尚不明确,其中,PDLIM4涉及骨质疏松症和前列腺癌的形成与发展。排除抑制酿酒酵母营养生长的基因后,从2850个不抑制酿酒酵母生长的人类基因中,筛选到12个抑制酿酒酵母产孢的基因,其中11个候选基因对酒酵母产孢的抑制作用发生在产孢后期之前。为探究这11个候选基因与产孢过程中减数分裂期的关系,本研究通过流式细胞术检测候选基因表达菌株dit1Δ产孢样品中细胞内核物质含量,分析候选基因表达与酿酒酵母减数分裂进程的关系。流式细胞分析结果显示候选基因UBE2D4和RAD1与减数分裂期细胞活动相关,其他候选基因作用在酿酒酵母前减数分裂S期之前。本研究着重分析了显著抑制酿酒酵母产孢的三个候选基因IDO1、UBE2D4和RAD1抑制酿酒酵母产孢的原因。通过对IDO1和UBE2D4活性位点的突变,发现IDO1因其催化色氨酸分解的功能,使酿酒酵母在产孢过程中因无外源色氨酸补给,导致细胞缺乏维持产孢需要的基本物质而放弃启动产孢过程;UBE2D4影响细胞减数分裂染色体分离。本研究构建的筛选系统成功的筛选到了抑制酿酒酵母营养生长和产孢的人类基因。酿酒酵母的营养生长和产孢涉及了细胞的有丝分裂和减数分裂,应用该系统有望发现新的与细胞生长发育相关的基因,并且有助于揭示人源蛋白质的新功能。表达了生长抑制性蛋白质的酵母细胞还可作为高通量筛选平台,用于分析该蛋白质生理功能及其抑制剂的发现。