酿酒酵母细胞衰老机理的研究进展

酿酒酵母的细胞衰老研究作为生命科学领域的前沿课题,对解析高等真核生物衰老的分子机制具有重要意义。迄今为止,在酵母中已经确立的衰老模式有两种,即复制型衰老和时序型衰老。细胞衰老的影响因子较多,涉及到很多过程,所以研究起来非常复杂。综述了两种细胞衰老机制的研究进展。     

衰老机制研究进展

回顾了衰老机制研究发展的主要理论,包括:基因控制理论中的程序性衰老理论;基因组的不稳定性与衰老相关基因的表达;蛋白质与衰老关系中的错误灾变理论;蛋白质在衰老过程中的变化;多基因控制的进化理论;衰老的神经内分泌理论;衰老的免疫理论;生活速率理论;生殖与老化;氧化应激假设。介绍了利用SAM小鼠为动物模型进行衰老机制研究的进展。     

长寿与衰老相关分子机制研究进展

长寿是一个复杂的特征,因遗传、环境等因素的差异而不同,理想情况下主要取决于衰老速率。相关分子机制多种多样,主要有生长激素(GH)和胰岛素样生长因子1(IGF-1)途径、Forkhead box O3基因(FOXO3)、AMP活化蛋白激酶(AMPK)、sirtuins家族基因、载脂蛋白E基因(APOE)、端粒酶基因、mTOR信号通路、抑癌基因p53、慢性炎症转录因子NF-κB、自噬-溶酶体信号通路、长链非编码RNA(lncRNAs)、蛋氨酸亚砜还原酶系统(Msr)。同时,环境因素也影响着人类的寿命,例如饮食限制、运动、地理条件、环境压力等。本文从遗传和环境两方面综述影响人类寿命因素的最新研究进展。     

衰老机制及其学说

不同物种,同一个体的不同组织和细胞,它们的衰老速度并不相同。究其原因,遗传与环境都能影响衰老的进程。个体的平均寿命和物种的最高寿限可以从不同侧面反映衰老的进程。目前认为平均寿命主要与环境相关,而物种最高寿限与遗传相关。从两者的关系看,不良环境影响是通过对遗传物质或其产物的作用而影响衰老的进程。从遗传因素看,衰老并非由单一基因或单一作用所决定,而是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果。DNA（特别是线粒体DNA）并不像原先设想的那样稳定,目前业已证明,包括基因在内的遗传控制体系可受内、外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响,从而加速衰老的进程。     

酿酒酵母在传代过程中生理变化研究进展

酿酒酵母在进行连续传代的过程中,细胞的形态结构以及细胞内的各项生理指标因受胁迫条件的影响而发生改变,细胞出现逐渐衰老现象。深入了解酿酒酵母在传代中的生理变化对酿酒酵母抗衰老研究具有重要意义。文中综述了酿酒酵母在传代过程中各项生理指标的变化,并提出了进一步研究的方向,以期为酵母在工业生产中的抗衰老研究提供理论依据和参考。     

寿命相关基因与衰老的生化机制

衰老和长寿基因方面的研究多以线虫 (如C .elegans)、酵母、果蝇、小鼠为模型 ,目前已鉴定了数十种衰老相关基因 ,改变某些基因的活性会延长寿命或促进衰老。最早引起人们兴趣的“老年基因”是DAF 16 ,但其机制至今未明。daf 16编码转录因子DAF 16 ,后者是一种调节其它基因活性的蛋白。DAF 16是C .elegans寿命的重要调节因子 ,它的作用可被某种激素信号途径 (例如由类似于哺乳类胰岛素和胰岛素样生长因子的蛋白激活的信号途径 )所阻断 ,减弱这一信号途径的活动能使成年C .elegans的寿命明显延长 ,对果蝇和小鼠也如此。因此要想完全阐明…     

腺甘酸环化酶Cyr1突变对酿酒酵母时序寿命的影响

为了研究腺甘酸环化酶Cyr1对酵母细胞时序寿命的影响,我们使用Cyr1△与野生菌DBY746来检测酵母细胞的时序寿命,H_2O_2或热抵抗能力以及线粒体膜形态。结果表明,Cyr1△的时序寿命是DBY746的2.25倍,在强卡路里限制调节下,两者的生存时间均有延长,DBY746和Cyr1△达到10%生存率的时间分别为13d和45d。Cyr1△有更强的抵抗H_2O_2和热处理能力,同时发现Cyr1△比DBY746在培养第3d和第5d有更完整的线粒体膜形态。     

酿酒酵母木糖转运基因研究进展

由于对全球变暖等日益严重的环境问题的担忧,生产生物乙醇等清洁能源的技术正受到世界各国越来越多的关注。较之以粮食为原料生产乙醇,木质纤维素生产生物乙醇具有更大的发展潜力,因其来源广泛,廉价且可再生。以木质纤维素生产生物乙醇已经取得长足进步,但仍面临几个主要问题,比如天然酿酒酵母不能利用木糖发酵乙醇,木质纤维素酶成本过高,木质纤维素预处理环节成本高等。已经有基因改造的酵母菌株可以利用戊糖和己糖进行生物乙醇生产。然而,这些菌株对木糖的利用效率很低。这主要是因为酿酒酵母缺乏高效的特异性木糖转运基因,木糖运输依赖已糖转运基因。为了提高木糖利用速度,已有不少方法成功应用于构建重组酵母细胞。现对酵母木糖转运基因的最新研究进展进行简要概述。     

酿酒酵母乙醇耐受性机理研究进展

酿酒酵母(Sacchromyces cerevisiae)一直是主要的生物乙醇和酿酒业发酵菌株, 具有发酵速度快、乙醇产量高特性。然而, 产物乙醇积累造成的毒性效应是限制乙醇产量的主要因素之一, 研究酿酒酵母乙醇耐受性为解决这一工业难题奠定了理论基础。本文从乙醇对酵母细胞生理、细胞结构和组分的影响, 以及酿酒酵母乙醇耐受性的遗传基础方面综述了酿酒酵母乙醇耐受性机理的研究进展。     

纤维素酶酿酒酵母工程菌的研究进展

酵母菌是一类重要的工业微生物,广泛地应用于酿酒、食品、医药、饲料、化工原料和酶制剂的生产领域[1]。随着酵母转化系统的建立和重组DNA技术的发展,在某些重大课题的研究中,酵母已取代大肠杆菌成为重要的外源基因表达系统之一。传统的酵母生产菌株借助于现有的遗传工程手段和经典遗传学方法,可以改良某些性状或增加新的特性,这方面的可能性之一是提高工业酵母菌株分解复杂碳水化合物（纤维素、生淀粉）的能力,从而扩大可利用碳源的范围,缩短发酵时间,提高生产效率。在国外,已成功地将胞内葡聚糖酶基因转入啤酒酵母,并应用于啤…     

Characterization of gamma-glutamylamidase-glutaminase activity in Saccharomyces cerevisiae

In a foregoing paper we have shown the presence in the yeast Saccharomyces cerevisiae of an enzyme catalyzing the hydrolysis of L-gamma-glutamyl-p-nitroanilide, but apparently distinct from gamma-glutamyltranspeptidase. The cellular level of this enzyme was not regulated by the nature of the nitrogen source supplied to the yeast cell. Purification was attempted, using ion exchange chromatography on DEAE Sephadex A 50, salt precipitations and successive chromatographies on DEAE Sephadex 6B and Sephadex G 100. The apparent molecular weight of the purified enzyme was 14,800 as determined by gel filtration. As shown by kinetic studies and thin layer chromatography, the enzyme preparation exhibited only hydrolytic activity against gamma-glutamylarylamide and L-glutamine with an optimal pH of about seven. Various gamma-glutamylaminoacids, amides, dipeptides and glutathione were inactive as substrates and no transferase activity was detected. The yeast gamma-glutamylarylamidase was activated by SH protective agents, dithiothreitol and reduced glutathione. Oxidized glutathione, ophtalmic acid and various gamma-glutamylaminoacids inhibited competitively the enzyme. The activity was also inhibited by L-gamma-glutamyl-o-(carboxy)phenylhydrazide and the couple serine-borate, both transition-state analogs of gamma-glutamyltranspeptidase. Diazooxonorleucine, reactive analog of glutamine, inactivated the enzyme. The physiological role of yeast gamma-glutamylarylamidase-glutaminase is still undefined but is most probably unrelated to the bulk assimilation of glutamine by yeast cells.     

酿酒酵母基因组学研究进展

酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,在基因组序列信息研究上取得了重大的进展,并且成为后基因组研究的主要模式材料,在基因功能、转录组、蛋白质组等方面获得了许多重要的成果,为高等生物,以及人基因组的研究提供了很好的借鉴,并为深入认识酵母以及生命的进化提供了基本的信息。     

酿酒酵母乙醇耐受性的研究进展

生物乙醇作为一种可再生的清洁能源,正在引起人们的广泛关注.酿酒酵母是乙醇生产中最常用的发酵菌株,但是乙醇耐受性往往成为限制酿酒酵母菌乙醇产量的重要因素.选育耐受高浓度乙醇的酵母菌株对于提高乙醇产率具有重要意义.然而传统的菌株改良方法具有育种周期长,突变方向不定等缺点.主要综述了近年来国内外对酿酒酵母菌耐受乙醇的分子生物学机理方面的研究成果,进而总结了提高酿酒酵母乙醇耐受性的基因工程、代谢工程.     

酿酒酵母DNA复制的精确时空控制

DNA复制是最基本的生命活动之一。DNA复制本身的错误及其过程控制的异常是细胞内基因组不稳定的主要来源,会导致细胞生长异常、衰老、癌变乃至死亡。为了保证基因组DNA能够精确且完整的复制,DNA复制受到严格的调控。在G1期,DNA复制解旋酶的核心组分Mcm2-7复合体被招募到复制起点,获得复制许可资格。进入S期后,在两个周期性蛋白激酶及多个支架蛋白的作用下,复制解旋酶的激活因子Cdc45和GINS复合体被招募至Mcm2-7,形成解旋酶全酶Cdc45-Mcm2-7-GINS (CMG)复合体。随后,众多复制相关蛋白在精准的时空控制下被招募至CMG平台并组装成复制机器,起始DNA双向复制。当相向而行的两个复制叉相遇,复制机器会从DNA链上解离下来,从而完成DNA复制。关于DNA复制过程的研究在近十年来取得了跨越式的突破。本文以酿酒酵母为例,围绕所有真核生物中都高度保守的DNA复制控制开关——CMG解旋酶,对真核生物DNA复制的最新进展进行综述。     

酿酒酵母人造纤维小体的研究进展简

纤维素乙醇的统合生物加工过程（consolidated bioprocessing,CBP）是将（半）纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合,通过一种微生物完成的生物加工过程。 CBP有利于降低生物转化过程的成本,受到研究者的普遍关注。酿酒酵母（ Saccharomyces cerevisiae）作为传统的乙醇生产菌株,是极具潜力的CBP底盘细胞。纤维小体是某些厌氧微生物细胞表面由纤维素酶系与支架蛋白组成的大分子复合物,它能高效降解木质纤维,在酿酒酵母表面展示纤维小体已成为构建CBP细胞的研究热点。笔者综述了人造纤维小体在酿酒酵母细胞表面展示组装的研究进展,重点阐述了纤维小体各元件的设计和改造,并针对酿酒酵母分泌途径的改造,提出提高人造纤维小体分泌组装的可能性策略。     

酿酒酵母氧化胁迫应答反应机制

氧化胁迫是生物体面对逆境时的重要反应。在与逆境和活性氧做斗争的过程中,细胞进化出一套完整的应答调控机制,通过调节体内活性氧的代谢平衡,来保护DNA、脂质和蛋白质等免受氧化攻击。本文以酿酒酵母为例,根据近年来国内外研究的进展,围绕其在氧化胁迫应答过程中的三道保护屏障,即抗氧化物质和防御酶系统、转录调节和氧化物降解以及细胞器自噬,综述了其抗氧化代谢机理,为深入认识细胞的抗氧化应答机制奠定基础。