Spt15及转录本UTR重叠对酿酒酵母基因表达的调控研究

摘要

转录是基因组遗传信息译码的第一步，它受多类生物分子的调控，包括蛋白质（如转录因子）、RNA（如microRNA）及甲基化修饰的DNA等。生物个体、组织、乃至细胞中每个基因转录水平都是特定的，即存在时空性;也就是说，基因的转录调控是动态可逆的。此外，解析基因转录调控的机制，可以人工控制基因表达，进而实现生物表型的工程改造，因而对基因转录调控研究具有重要的科学意义和实践价值。本论文将从RNA分子（对向基因重叠转录本反向调控）和转录因子（通用转录因子Spt15变异）两个层面，对酿酒酵母基因转录表达进行探讨。　　在RNA分子依赖转录调控层面，我们发现缺乏microRNA调控机制的酿酒酵母基因组编排紧凑，转录本重叠现象普遍。通过分子生物学的实验，发现3'-UTR重叠的对向基因表达存在“此消彼长”的相互调控关系，重叠的3'-UTR转录本是表达调控的作用元件。借助生物信息学和计算生物学的研究，也进一步证实了酿酒酵母中这一调控关系的确切性。这一发现为我们系统了解酿酒酵母基因表达调控规律以改造工业菌株性状，积累了科学依据。　　在转录因子调控层面，我们从基因表达水平和菌株表型两方面，探索通用转录因子Spt15介导的全局转录工程方法(gTME)在菌种改良中的效力。通过向酵母细胞中导入突变型转录因子sptl5-300，比较和分析其在不同宿主背景下作用效力的差别，发现了传递此突变型转录因子效能的两个主效基因，并在此基础上部分解释了gTME效力背景依赖现象的成因。这一发现为运用gTME手段改造工业菌株性状，提供了理论参考。　　综上所述，本论文研究的结果，不仅丰富了目前对酿酒酵母转录调控方式的认识，为生物表达调控进化研究提供了重要的参考。同时也从生物学角度，对菌种工业改造的可行性和工业菌株的改良方案提出了建议。

目录

摘要

第一部分 以RNA为调控元件的酿酒酵母对向基因表达调控分析

摘要

第一章 文献综述

1 依赖于RNA分子的基因表达调控

2 RNA调控分子及其作用方式

3 酿酒酵母——缺失RNAi调控的模式生物

4 潜在的RNA依赖调控雏形——对向基因反向调控机制

5 研究的内容、目的和意义

第二章 酵母3’-UTR转录本分析

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 讨论

5 本章小结

第三章 基因组原位的对向基因反向调控

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

5 本章小结

第四章 对向基因在细胞周期及诱导环境中的表达变化规律

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

5 本章小结

第五章 对向基因调控分子机制初探

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

5 本章小结

第六章 对向基因反向调控调节蛋白产物表达

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

5 总结与展望

参考文献

第二部分 gTME菌种改造机制解析

摘要

第一章 文献综述

1 酵母的乙醇耐受性

2 数量性状遗传

3 以代谢产物为目标的遗传改造与育种

4 研究的方法、目的和意义

第二章 不同遗传背景下gTME作用效力的鉴定

1 材料和试剂

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

第三章 gTME效力关键节点基因验证

1 试剂和材料

2 实验方法

3 结果与分析

4 结论与讨论

5 总结与展望

参考文献

致谢

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