1、 釀酒酵母性別轉換的過程和模型釀酒酵母性別轉換的過程和模型 2002年年10月月8日日 王秀英王秀英 張小雪張小雪 董微董微 酵母菌的背景資料酵母菌的背景資料 酵母菌的生活史和細胞特征酵母菌的生活史和細胞特征 酵母的接合型轉換酵母的接合型轉換 酵母接合型轉換模型酵母接合型轉換模型- -磁帶模型磁帶模型 酵母細胞接合型決定因子基因結構及酵母細胞接合型決定因子基因結構及 表達表達 酵母接合型的轉換過程酵母接合型的轉換過程酵母菌的背景資料酵母菌的背景資料酵母是一類單細胞的真核生物。作為一種真核生酵母是一類單細胞的真核生物。作為一種真核生物，它有完整的亞細胞結構和控制嚴密的基因表物，它有完整的亞細胞結

2、構和控制嚴密的基因表達調(diào)控機制。它既能通過有絲分裂進行無性繁殖，達調(diào)控機制。它既能通過有絲分裂進行無性繁殖，也可以通過減數(shù)分裂實現(xiàn)有性繁殖。也可以通過減數(shù)分裂實現(xiàn)有性繁殖。酵母是一類種類繁多的生物資源，已知有酵母是一類種類繁多的生物資源，已知有80個屬個屬約約600多種，數(shù)千個分離株。多種，數(shù)千個分離株。人類對酵母菌的利用已有數(shù)千年的歷史，人們?nèi)祟悓湍妇睦靡延袛?shù)千年的歷史，人們對酵母菌的一般生物學和分子生物學特性已有對酵母菌的一般生物學和分子生物學特性已有很好的了解。特別是很好的了解。特別是1996年釀酒酵母作為第一年釀酒酵母作為第一個真核生物已在全世界的通力合作下完成了全個真核生物已在

3、全世界的通力合作下完成了全基因組的測序，這為人類對釀酒酵母的更深入基因組的測序，這為人類對釀酒酵母的更深入研究及更廣泛的利用打下了堅實的基礎。研究及更廣泛的利用打下了堅實的基礎。釀酒酵母（釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是最符）是最符合基因表達的宿主應該具備的條件的酵母菌，合基因表達的宿主應該具備的條件的酵母菌，因此被最早成為基因表達系統(tǒng)的宿主。至今已因此被最早成為基因表達系統(tǒng)的宿主。至今已廣泛被用來表達各種各樣的外源基因。用釀酒廣泛被用來表達各種各樣的外源基因。用釀酒酵母表達的乙型肝炎疫苗（酵母表達的乙型肝炎疫苗（Merck公司），人公司），人胰島素（胰島素（No

4、vo-Nordisk公司）和人粒細胞集落公司）和人粒細胞集落刺激因子（刺激因子（Immunex公司）都已成為正式上市公司）都已成為正式上市的基因工程產(chǎn)品。的基因工程產(chǎn)品。近近10年來，人們已在除釀酒酵母以外的許多酵年來，人們已在除釀酒酵母以外的許多酵母菌中發(fā)展出了多個性能優(yōu)良的表達系統(tǒng)，這母菌中發(fā)展出了多個性能優(yōu)良的表達系統(tǒng)，這些酵母菌表達系統(tǒng)各有特點，并都在表達外源些酵母菌表達系統(tǒng)各有特點，并都在表達外源基因的實際應用中取得了很好的效果。對推動基因的實際應用中取得了很好的效果。對推動生物工程的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。同時，隨生物工程的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。同時，隨著酵母分子生物學的發(fā)展，酵母表

5、達系統(tǒng)已在著酵母分子生物學的發(fā)展，酵母表達系統(tǒng)已在人類新基因功能的研究和新藥研制等方面開辟人類新基因功能的研究和新藥研制等方面開辟了新的應用領域，表現(xiàn)了巨大的生命力。了新的應用領域，表現(xiàn)了巨大的生命力。酵母菌的生活史和細胞特征酵母菌的生活史和細胞特征1. 酵母菌的生活史和細胞特征酵母菌的生活史和細胞特征 單倍體細胞單倍體細胞 二倍體細胞二倍體細胞 單倍體細胞單倍體細胞2. 酵母的接合型轉換酵母的接合型轉換 a細胞細胞 細胞細胞 細胞細胞 a細胞細胞3. 酵母細胞接合型決定因子基因結構及表達酵母細胞接合型決定因子基因結構及表達 HML, HMR, MAT, HO; 信號傳遞和調(diào)控基因信號傳遞和調(diào)

6、控基因4. 酵母接合型轉換模型酵母接合型轉換模型-磁帶模型磁帶模型 活動磁帶盒和沉默磁帶盒活動磁帶盒和沉默磁帶盒5. 酵母接合型的轉換過程酵母接合型的轉換過程 HO內(nèi)切酶切點處的序列內(nèi)切酶切點處的序列, 轉換方向性轉換方向性6. 酵母接合型轉換的調(diào)節(jié)控制酵母接合型轉換的調(diào)節(jié)控制 HML, HMR, HO等基因的表達調(diào)控等基因的表達調(diào)控 a單 倍 體 a單 倍 體 a單 倍 體 單 倍 體單 倍 體單 倍 體 a / 二 倍 體M A T aM A T aM A T M A T M A T aM A T aM A T M A T a 因 子 因 子受 體受 體性 因 子 與受 體 接 合接 合二

7、 倍 體 形 成子 囊 形 成酵母菌的生活周期酵母菌的生活周期接合型控制的幾種活性接合型控制的幾種活性細胞類型細胞類型MATaMAT MATa/ MAT 細胞型細胞型接合接合孢子形成孢子形成信息素信息素受體受體a是是否否a 因子因子接合接合 因子因子 是是否否 因子因子接合接合a因子因子A/ 否否是是無無無無 性因子(或MATMATa受體 GGGSTE20 kinase STE11 kinase STE7 kinase Fus1 kinase cell fusionKss1 kinaseSTESTE2=3=a因子因子Fus3 kinaseinhibites CLN3conjugationSTE

8、12 transcription factorFar1 inhibites CLN2GTPGDPa或或 性因子性因子/受體相互作用激發(fā)的信號傳遞途徑受體相互作用激發(fā)的信號傳遞途徑 酵母的接合型轉換酵母的接合型轉換 aaaaaa第一次轉換子細胞為a第一次分裂性別不轉換第二次轉換子細胞為 性別轉換只發(fā)生在酵母的母細胞性別轉換只發(fā)生在酵母的母細胞 酵母接合型轉換模型酵母接合型轉換模型- -磁帶模型磁帶模型Slient cassetteActive cassetteSlient cassetteFrequentFrequentHM LM ATHM RaaHM LM ATHM RaHM LM ATHM RaaHM LM ATHM Raa酵母性別轉換的磁帶模型酵母性別轉換的磁帶模型酵母細胞接合型決定因子基因結構酵母細胞接合型決定因子基因結構及表達及表達HMLa/HMR /MATa/MAT 位點的結構位點的結構TTTCAGCTTTC CGCAACAGTATAAAAGTCGAAAG GCGTTGTCATATTTTCAGCTTTC CGCAACAAAAGTCGAAAG GCGY