酿酒酵母锌簇蛋白转录因子Yf1052wp的功能研究

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温度波动是酵母细胞在自然界和工业应用中(比如乙醇发酵)面临的一种重要环境胁迫因子。通常,酵母细胞的最适生长温度在25-30℃,严重的高温胁迫(热激或热休克)会引起多种生理过程失衡,如蛋白质的错误折叠和聚集造成的蛋白功能紊乱,电子传递系统破坏产生的ROS所诱导的氧化压力造成的蛋白质、脂质、DNA的损伤,细胞壁功能紊乱,甚至细胞死亡。以酿酒酵母作为模式生物来研究耐高温机制对揭示真核生物环境适应机制和指导构建优良的工业酵母菌株均具有重要的意义。  本研究通过对两株具不同高温耐受性的酿酒酵母(YJS329和ZK2)进行比较基因组分析,发现基因组结构的不同是二者表型差异的一个重要原因,而且发现转录因子基因YFL052W(6号染色体左臂上的一个基因)在菌株ZK2中不存在。向ZK2菌株中引入基因YFL052 W后,菌株的高温等多种胁迫耐受性增强,这个结果提示该基因在酵母多种压力耐受性中发挥作用;此外,在YJS329和ZK2中过表达YFL052W基因使菌株高糖发酵条件下的乙醇产量分别提高2.5%和3.8%,而且这一基因操作可以提高工程菌株菌株ZK2 YFL05W发酵后期的生物量。为阐明YFL052W的功能,我们进一步在实验酵母菌株BY4741中对转录因子YFL052W进行表达调控和功能研究。RT-qPCR和Western blot实验表明该转录因子的表达量受不同生长时期和高温、乙酸、乙醇等胁迫条件的影响。随后,我们利用RNA-Seq技术对野生型菌株BY4741和敲除菌BY4741△YFL052W的表达谱进行分析,结果显示在敲除菌株BY4741△YFL052W中约有115个基因发生了表达量变化。对这些基因进行功能注释,发现与细胞壁功能相关的一些基因(如SRL1、GAS1、SCW11和DSE2)的表达量显著下调,而且这些基因的缺失会降低酵母的高温耐受能力。最后,通过Yeastract对YFL052W启动子区域可能存在的转录因子结合位点进行预测分析,发现其启动子区域存在Msn2/4p、Hsf1p和Stb5p的结合位点。这些结果提示YFL052W可能通过调控胞壁蛋白的表达来参与酵母细胞的高温应激反应,同时其自身也受到其他热激因子或同类转录因子的调控。
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