裂殖酵母中集缩素和核仁蛋白在调控rDNA区基因沉默中的功能研究

摘要

核仁是真核生物核糖体RNA(rRNA)合成、加工和核糖体亚单位装配的场所，这一亚核空间在成簇排列的串联重复rDNA基因周围形成.在模式生物裂殖酵母(fissionyeast，Schizosaccharomyces pombe)基因组中，100-200拷贝的rDNA基因分布在III号染色体左右两端的末端附近。rDNA区的完整性对于细胞生长和存活是至关重要的。理论上rDNA作为一种长重复序列，相当不稳定，彼此之间很容易发生同源重组，姐妹染色体间发生不均等交换，导致rDNA簇越来越短，影响细胞生长和其它功能。然而，真核生物细胞在进化过程中，产生了保护rDNA重复序列稳定性和完整性的内在机制，可能是通过抑制同源重组和外源基因启动子的转录来实现的。 本研究中，我们主要采用遗传学方法和工具，研究了集缩素和一些核仁蛋白在调控裂殖酵母rDNA基因沉默中的潜在功能。我们的结果显示，含有5个亚单位的集缩素复合体除了其在染色体集缩和分离过程中发挥作用外，对于rDNA区的基因沉默也是必要的，尽管它并不参与着丝粒区的基因沉默。与这一结果相一致，影响集缩素在有丝分裂中期富集在rDNA区的蛋白因子也参与rDNA区的基因沉默。我们还发现，一些核仁蛋白，如Dnt1，Rm5和Nuc1也参与rDNA区的基因沉默的调控，有可能是通过调控集缩素在核仁中的定位来实现的。与我们的预期相反，由于nuc1+和rrn5+两个基因的突变造成的核仁结构的破坏尽管可以引起集缩素离开核仁而在着丝粒区富集，但却并不能引起着丝粒区的基因沉默的加强。 已有的研究发现，芽殖酵母的两个核仁蛋白Csm1和Lrs4影响rDNA区的基因沉默，但是我们的遗传学分析发现，Csm1和Lrs4在裂殖酵母中的两个同源蛋白(分别被称作Pcs1和Mde4)并不参与rDNA区的基因沉默调控，因而它们的这一功能并不是保守的。我们的遗传学分析还暗示，集缩素所行使的其在rDNA区的基因沉默中的调控功能可能是通过与裂殖酵母中的RNA干扰(RNAi)途径共同协作来完成的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：Abreviations and Acronyms、List of illustration/Figures

声明

Chapter 1: Introduction and literature review

1.1 Fission yeast

1.2 Condensin, a chromosome condensation protein complex

1.3 Fission Yeast Condensin

1.3.1 Overview of fission yeast condensin complex

1.3.2 How condensin are regulated in fission yeast

1.4 Heterochromatin in fission yeast

1.4.1 Definition of heterocromatin

1.4.2 Centromere organization in fission yeast

1.4.3 Ribosomal DNA(rDNA) region in fission yeast

1.4.4 Telomeres

1.4.5 Mating type loci

1.5 Gene Silencing

1.5.1 Definition of gene silencing

1.5.2 Heterochromatin and gene silencing

1.6 RNA interference in fission yeast

1.7 Aims of this thesis

Chapter 2: Materials and Methods

2.1 Materials:

2.1.1 Equipments:

2.1.2. Table1: Strains used in this thesis:

2.2Media

2.2.1 YE5S:

2.2.2 ME(malt extract )sporulation medium:

2.3.3 EMM basic medium:

2.2.4 LB Medium:

2.2.5 FOA Medium

2.3 METHODS:

Chapter 3: Results

3.1 In fission yeast, condensins are involved in gene silencing at rDNA region, but not at centromeres

3.2 Factors required for condensin accumulation at rDNA in mitotic metaphase are involved in rDNA silencing

3.3 Nucleolar proteins Dnt1, Rrn5 and Nucl, but not Pcs1 and Mde4, are involved in gene silencing at rDNA region

3.4 Disruption of nucleolar structure by mutations in nuc1+ and rrn5+ does not lead to enhanced centromeric silencing

3.5 RNAi system affects rDNA silencing probably through a related mechanism from condensins

Chapter4: Discussion and Conclusion

4.1 Discussion

4.2 Conclusion

4.3 Future Work

References

Acknowledgments