酿酒酵母促分裂原蛋白激酶Hog1p 介导的渗透胁迫反应调控机制

 高渗透性甘油促分裂原激酶信号转导途径（high osmolarity glycerol mitogen activated protein kinase signaling transduction pathway,HOG-MAPK）是调控酿酒酵母对外界高渗透压胁迫环境应答的主要途径,促分裂原蛋白激酶Hog1p（MAPK Hog1p）是其中的关键性作用因子.在高渗透压刺激时,MAPK Hog1p接受信号被特异性激活并进入核内,调控相关胁迫应答基因的表达,并介导该时期细胞周期的阻滞,从而增强细胞对外界不利环境的适应能力.对胁迫条件下酿酒酵母中MAPK Hog1p作用机制的进一步研究,有利于更深入地了解哺乳动物体内逆境激发促分裂原蛋白激酶途径的功能和调控机制.     

酿酒酵母转座标签插入突变体263-H9中高盐胁迫基因的确定

突变体263-H9是利用mTn3转座标签对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) W303-1A诱变、筛选得到的。该突变体表现出对多种逆境胁迫(1.5 mol/L山梨醇高渗透压胁迫、0.65 mol/L NaCl高盐胁迫和15℃低温胁迫)敏感的表型特征, 而且与其他突变体不同其转座标签的插入位点是GIP2和YER053C-A的基因间隔区域。本文通过基因敲除、基因组文库功能互补等多种分子生物学和遗传学方法, 确定了突变体263-H9的敏感表型不是由于转座标签的插入直接引起的, 而是盐胁迫反应信号传导途经中重要的基因PBS2发生部分缺失, 造成该基因不能正常表达, 而导致的表型变化。     

酿酒酵母工业菌株中XI木糖代谢途径的建立

根据代谢工程原理,采取多拷贝整合策略,利用整合载体pYMIKP,将来自嗜热细菌Thermusthermophilus的木糖异构酶(XI)基因xylA和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)自身的木酮糖激酶(XK)基因XKS1,插入酿酒酵母工业菌株NAN-27的染色体中,得到工程菌株NAN-114。酶活测定结果显示,NAN-114中XI和XK的活性均高于出发菌株NAN-27,表明外源蛋白在酿酒酵母工业菌株中得到活性表达。对木糖、葡萄糖共发酵摇瓶实验结果表明,工程菌NAN-114消耗木糖4.6g/L,产生乙醇6.9g/L,较出发菌株分别提高了43.8%和9.5%。首次在酿酒酵母工业菌株中建立了XI路径的木糖代谢途径。     

酵母SOD1基因缺失突变体应答刚果红胁迫的转录组学分析

SOD1基因编码的铜锌超氧化物歧化酶是酵母细胞中最重要的抗氧化酶. 前期研究发现,SOD1基因缺失(sod1Δ)导致酵母细胞对真菌细胞壁抑制剂刚果红(Congo red, CR)的敏感性增加,提示细胞抗氧化能力与细胞壁稳定性相关. 本研究采用酵母全基因组表达谱芯片,比较了CR胁迫条件下,野生型酵母细胞和sod1Δ酵母细胞的转录表达谱. 结果表明,与野生型酵母细胞相比,sod1Δ酵母细胞中260个基因发生了显著差异表达(140个基因表达上调、120个基因表达下调). 随机选取12个差异表达基因采用定量PCR验证,结果与芯片分析结果一致. 差异表达基因功能主要涉及细胞壁(几丁质合成)、细胞代谢、细胞防御(抗氧化和热冲击蛋白)、蛋白质合成以及大量功能未知基因. 进一步研究发现,CR处理后,细胞壁几丁质含量和细胞内氧化应激指标丙二醛(MDA)含量在sod1Δ酵母细胞中显著升高,而在野生型酵母细胞中无明显变化,与芯片筛选差异表达基因的生物学功能分析结果一致. 本研究提供了在全基因组水平上对SOD1基因与细胞壁应激反应之间关联的新认识.