酿酒酵母染色体设计与合成研究进展

随着合成生物学的蓬勃发展,基因组学的研究正在由读取基因组信息拓展到以编写基因组信息为主的合成基因组学时代。2009年,由Jef D. Boeke教授提出的人工合成酵母基因组计划(Sc2.0)旨在合成世界上首个真核生物基因组。在美、中、英、法、澳大利亚、新加坡等多国科学家的努力下,目前已经完成1/3的酵母染色体的人工合成。本文从合成基因组学领域的发展历程出发,介绍了Sc2.0计划中酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)染色体设计与合成的最新进展,包括酿酒酵母9号染色体右臂、3号染色体、2号染色体、5号染色体、6号染色体、10号染色体和12号染色体的设计与合成过程,阐述了其各自的合成策略以及生物学意义,以期为合成基因组学的深入开展提供借鉴与参考。     

《科学》:科学家首次成功合成酵母染色体

<正>由美、英、法等多国研究人员组成的科研小组27日宣布,他们成功合成了第一条能正常工作的酵母染色体。这一成果被誉为攀上了合成生物学的新高峰,也是向合成人造微生物等生命体迈出的一大步。研究人员在新一期《科学》杂志上报告说,他们利用计算机辅助设计技术,历时7年成功构造了源于酿酒酵母的被称作synIII的染色体,尽管合成的仅仅是酿酒酵母16条染色体中最小的一条,但这是通往构建一个完整的真核细胞生物基因组的关键一步。最让研究人员自豪的是这条染色体被成功整合进活体酵母细胞之中。研究负责人、美国纽约大学的杰夫·伯克说:"携带这条合成染色体的     

日本发现8种与染色体数目异常相关的基因

日本大阪大学蛋白质研究所教授绦原彰等研究人员近日在面包酵母体内发现了8种与染色体数目异常相关的基因,它们如果出现异常,会提高酵母染色体基因不能重组的概率,另外这8个基因合成的蛋白质会结合成一个复合体,不能形成复合体的酵母染色体数目也会发生偏差。由于人体内也存在类似基因,这项成果可能有助于研究染色体数目异常引起的流产和唐氏综合征等疾病。     

Science:科学家培育合成酵母染色体

<正>由美、英、法等多国研究人员组成的科研小组3月27日宣布,他们成功合成了第一条能正常工作的酵母染色体。这一成果被誉为攀上了合成生物学的新高峰,也是向合成人造微生物等生命体迈出的一大步。研究人员在4月7日《科学》杂志上报告说,他们利用计算机辅助设计技术,历时7年成功构造了源于酿酒酵母的被称作synⅢ的染色体,尽管合成的仅仅是酿酒酵母16条染色体中最小的一条,但这是通往构建一个完整的真核细胞生物基因组的关键一步。     

筛选G-box结合蛋白的酵母单杂交文库的构建

目的：筛选花青素合成中的关键基因查尔酮合成酶基因CHS启动子中G-box的结合蛋白,从而找到调节CHS表达的转录因子。方法：采用Matchmaker Gold Yeast One-Hybrid Library Screening System,将CHS启动子G-box序列串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术合成芜菁幼苗下胚轴cDNA,将该cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内同步进行cDNA文库的构建和筛选;用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在NCBI网站进行Blast分析。结果：共筛选了2.52×106个酵母克隆,得到94个阳性克隆,菌落PCR获得了长度为0.4~2.0 kb的cDNA插入片段,并通过Blast推测了其编码蛋白。结论：实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了G-box结合蛋白的候选蛋白,为研究CHS的表达调控奠定了基础。     

用人造微小染色体技术研究着丝粒和端粒的DNA结构与功能

为了在细胞世代中保持其稳定性,染色体起码应具备3个结构要素,那就是有一个DNA复制起点;一个着丝粒(ccntromere)使细胞分裂时两个姊妹染色单体能平均分配到子细胞里;最后,在染色体的两个末端必须有端粒(telomere),使DNA能完成复制。近年来人们采用分子克隆技术把真核细咆染色体的复制起点、着丝粒和端粒的DNA片段分别克隆成功。并且把它们互相搭配或改造而构成所谓“人造微小染色体”(aftificial minichromosomes),以研究这3种成分的结构与功能。 一、染色体复制起点 大肠杆菌质粒pBR322不能转化酵母细胞,因为pBR322上的DNA复制起点不能被酵母系统所识别,DNA不能复制。1979年Stinchcomb和Carbon实验室分别把带有遗传标记,例如Trp~+的酵母DNA的EcoRI片段插入pBR322,用来转化trp~-酵母,获得了带有质粒并能传代的Trp~+细胞。它们所含的质     

枯草芽孢杆菌bgls基因在酵母染色体上整合

将枯草杆菌β－1,3—1,4－葡聚糖酶基因(bgls)2．7kbEcoRl片段和酵母染色体Rdna片段克隆到整合型不含酵母自主复制序列(Autonomusly replicating sequence)的大肠杆菌／酵母菌穿梭质粒YIP5上,构建成YIP5-bgls—Rdna的杂种质粒PCZH,转化S．Cerevisiae并得到表达。稳定性测定表明．Y 33(PCZH101)和Y 33(PCZH104)在无选择压力的YEPD培养基中繁殖70代以上,两个转化子90％以上的酵母细胞仍含有质粒并且遗传特征与染色体行为相似。以bgls基因作探针;与酵母染色体DNA的Southern bloot分子杂交证实bgls基因已整合到酵母菌染色体上。     

96年确定酵母全碱基序列并进行机能分析

进行国际性酵母染色体序列测定项目的比利时Louvain大学的Andre Goffeau估计1996年能确定酵母染色体1270万碱基序列,并于3月15日在生物技术产业协会主持召开的酵母染色体分析研讨会上发表了该项预测。还宣布与测序同时从95年开始(3年计划)着手酵母染色体的机能分析研究。酵母染色体分析已进入从定序到机能分析和产业应用的新阶段。     

黑曲霉酸性α-淀粉酶基因和糖化酶基因对工业酒精酵母的整合及其共表达

用PCR合成的黑曲霉 (Aspergillusniger)酸性α 淀粉酶 (Acidα amylase)的cDNA ,构建了由酵母醇脱氢酶(ADH1 )启动子和终止子引导表达 ,酸性α 淀粉酶自身信号肽序列引导分泌的表达元件 ,与黑曲霉糖化酶cDNA的表达元件同时插入由酵母rDNA序列引导同源整合的酵母YIp型表达载体pWHY中 ,构成双基因表达分泌质粒pWAG。采用pWAG与酵母YEp型G4 1 8抗性表达质粒的共转化 ,将两个基因表达元件整合到酒精生产酵母菌株AS2 346的染色体rDNA序列中 ,获得同时表达胞外酸性α 淀粉酶和糖化酶的双功能酒精酵母工程菌     

酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非协迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受胞外高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非胁迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受上高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

用啤酒酵母线粒体DNA构建的新型酵母载体

目前已知的酵母载体都是用2μ-质粒或用酵母染色体的复制起始区域作为复制子。这些载体有一个很大的缺点是它们不稳定,即在选择培养条件下容易消除。特别是根据染色体复制起始区域构建的质粒尤其不稳定。再就是并不是各种酵母和其品系都含有2-μ质粒或其类似物。     

酿酒酵母A364a第Ⅴ号染色体基因库的构建及ARS的克隆

利用脉冲梯度电泳(PFGE)分离酿酒酵母A364aV号染色体DNA,克隆在酵母的整合型载体YIp5中,得到染色体专一的基因库。从该基因库克隆的16类ARS,接近估计的酵母Ⅴ号染色体复制子数目,基本覆盖Ⅴ号染色体。同源性分析发现酵母Ⅴ号染色体的绝大部分ARS之间不具同源性或存在极低的同源性。     

科学家发现染色体完整序列

参与欧共体生物研究计划的欧洲35个实验室147位科学家,经过2年的艰苦工作,首次成功地确定了酵母染色体Ⅲ的全部排列情况,这一成就在生物学界实属罕见。酵母染色体Ⅲ是其基因组中最短的一个,只有31.5万个碱基对。有了它的完整构造就能了解到与182个核甙酸对应的同等数量的重要基因。这些基因中的37个     

Asia1型口蹄疫病毒受体结合位点多样性

摘要：【目的】产甘油假丝酵母作为一株优良高产甘油菌株,已成功应用于工业生产15年。近年来由于产甘油假丝酵母染色体倍性尚不明确,限制了对其进行遗传改造的研究进展,因而我们对产甘油假丝酵母染色体倍性研究,分析确定其染色体倍性。【方法】选用酿酒酵母细胞进行生孢,制备酿酒酵母单倍体细胞作对照,并选用热带假丝酵母作为二倍体酵母细胞对照,利用血球计数板得到热带假丝酵母、产甘油假丝酵母、单倍体及二倍体酿酒酵母细胞数,提取染色体,通过二苯胺检测法测定DNA含量。由于在相同紫外照射条件下单倍体细胞比二倍体细胞更容易死亡,因     

产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)染色体倍性分析

摘要：【目的】产甘油假丝酵母作为一株优良高产甘油菌株,已成功应用于工业生产15年。近年来由于产甘油假丝酵母染色体倍性尚不明确,限制了对其进行遗传改造的研究进展,因而我们对产甘油假丝酵母染色体倍性研究,分析确定其染色体倍性。【方法】选用酿酒酵母细胞进行生孢,制备酿酒酵母单倍体细胞作对照,并选用热带假丝酵母作为二倍体酵母细胞对照,利用血球计数板得到热带假丝酵母、产甘油假丝酵母、单倍体及二倍体酿酒酵母细胞数,提取染色体,通过二苯胺检测法测定DNA含量。由于在相同紫外照射条件下单倍体细胞比二倍体细胞更容易死亡,因     

纪念“结晶胰岛素全合成”50周年——后继工作之一:单、双链胰岛素的体外折叠

<正>在胰岛素合成中,在A链内和A、B链间的3对二硫键正确配对是合成成功的关键。结晶牛胰岛素合成成功之后,张友尚先生、朱尚权先生等人长期进行胰岛素结构功能研究,邹承鲁先生团队进行了蛋白质折叠研究,我们在酵母中成功表达了猪胰岛素前体(porcine insulin precursor,PIP)的基因,并建立了胰岛素蛋白质工程技术。在这些研究基础上,我们于21世纪初,开展了单、双链胰岛素的体外     

产甘油假丝酵母胞浆3-磷酸甘油脱氢酶编码基因的克隆

当酵母细胞处于高渗压环境时,甘油被诱导合成以提高其胞内渗透压,这一过程受ＨＯＧ途径的调控。ＧＰＤ１基因为ＨＯＧ途径的重要靶基因,高效表达使胞内３磷酸甘油脱氢酶酶活水平提高可极大地提高甘油的产量。本研究将产甘油假丝酵母（Ｃａｎｄｉｄａｇｌｙｃｅｒｏｌｏｇｅｎｅｓｉｓ）染色体ＤＮＡ经Ｓａｕ３ＡＩ部分酶解后的５～１０ｋｂＤＮＡ片段与经ＢａｍＨＩ线性化及ＣＩＰ处理过的酵母大肠杆菌穿梭质粒ＹＥｐ５１连接,以大肠杆菌ＤＨ５α为受体,构建产甘油假丝酵母的染色体基因文库。通过遗传互补法,在含５０ｇ／Ｌ氯化钠的培养基上筛选出１５个转化子,对转化子０６０１进行了进一步鉴定,转化子０６０１所含质粒ＹＥｐ０６０１带有ＹＥｐ５１的标记并可以消除Ｓａｃｃｂａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ６４２菌株由于其ＧＰＤ１,ＧＰＤ２两基因的缺失突变而表现出的渗透压敏感性,表明已克隆到产甘油假丝酵母的编码胞浆３磷酸甘油脱氢酶的基因     

利用酵母人工染色体(YAC)减数分裂同源重组构建人免疫球蛋白κ链基因组大片段

具有同源重叠区的酵母人工染色体(YAC)可以利用酵母细胞减数分裂进行同源重组,从而构建更大的人工染色体基因组,这对生命科学基础研究和生物技术应用研究有着非常重要的意义。本实验以两个含人免疫球蛋白κ链基因簇片段的YAC克隆为材料,通过酵母改型、异型接合、二倍体发孢、单孢子筛选和分子生物学鉴定等技术和方法,利用酵母菌减数分裂同源重组机制,构建了一条包含人的免疫球蛋白κ轻链32个Vκ基因、5个Jκ基因、Cκ基因、Eκ基因和κde基因的YAC重组体,长度约400kb。同时,本实验利用溶壁酶消化法获取单孢子重组体,代替了传统的显微分孢操作。使得利用酵母人工染色体减数分裂同源重组的技术更加简便可行。     

应用毕氏酵母高效表达耐高温植酸酶

自然界很难获得大量的耐高温植酸酶。采取连续延伸PCR方法 ,按照毕氏酵母的偏爱密码 ,合成 1.3kb烟熏曲霉耐高温植酸酶基因 fphy。合成基因与野生型基因核苷酸序列同源性为 74 % ,但编码的氨基酸序列一致。将耐高温植酸酶基因fphy插入毕氏酵母高效表达载体 pPIC9中 ,与分泌信号肽序列融合 ,通过同源重组将耐高温植酸酶基因整合到酵母染色体中 ,通过SDS PAGE检测和表达产物的酶活性筛选 ,得到重组转化子 ,证明植酸酶获得有效分泌和高效表达。经过 5L小罐高密度发酵 ,蛋白质表达量为 5 .6 g/L ;每毫升发酵液中植酸酶的活力单位达 130 0 0 0u ;表达产物耐高温性很强 ,90℃处理 80min后仍有 4 0 %的活性。