酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）像其他自然界的生物一样，是一种存在衰老现象的有机体，衰老的细胞中会逐渐形成并积累一些“衰老因子”，包括受损的、未折叠的、聚集的蛋白质。一些存在神经元变性和器官故障的神经退行性疾病（如帕金森症、阿耳滋海默氏病、亨廷顿氏舞蹈病等）细胞也含有类似的蛋白质聚集及沉积。细胞的不对称分裂是细胞恢复年轻的关键，酿酒酵母（S. cerevisiae）利用胞质分裂的这种模式从随着每次分裂逐渐衰老的母细胞上产生了年轻的子细胞，因此，在分裂过程中后代中的衰老特征被清零重置，这种现象需要细胞质“衰老因子”偏向母细胞的隔离。对于聚集的蛋白质如何进行偏向母细胞的遗传主要有两种模型：一种认为不对称遗传是聚集体随机慢速扩散的纯粹被动的结果；另一种认为特异的因子/细胞器阻止了聚集体自由扩散到子细胞中去，不对称遗传是依赖于因子的过称，目前这两种模型存在很大的争议。因此，对细胞中聚集体/包涵体形成机理及不对称遗传模型的研究，能够为衰老及神经退行性疾病的研究提供理论基础和潜在的治疗靶点，具有重要意义。本研究借助酿酒酵母（S. cerevisiae）合成遗传阵列技术和高通量显微镜成像筛选平台，利用基因组范围无偏见的方法，分别对参与聚集体/包涵体形成及不对称遗传的生物系统及途径进行研究。运用合成遗传阵列技术将Hsp104-GFP融合标签引入到酿酒酵母（S. cerevisiae）大约4600个非必需基因单敲除突变菌株中，利用机器人流水线操作系统，对所构建文库中的所有样品进行大规模处理，于38℃热激处理90min诱发包涵体形成，通过高通量显微镜成像和软件分析，筛选出204个基因单敲除菌株与野生型相比具有统计学上显著的包涵体形成缺陷，进一步人工手动验证，其中146株突变的验证结果与大规模筛选一致，占71.6%，确定这146条基因是包涵体形成所需要的。对筛选得到的这些包涵体形成所需基因进行基因功能的富集分类，发现主要集中在以下功能组：液泡介导的运输、肌动蛋白组织和小GTP酶的调控，其中液泡介导的运输又包括液泡靶标、高尔基体的转运和磷脂酰肌醇的代谢。Sir2是酿酒酵母（S. cerevisiae）衰老的关键调控因子，它的缺乏会增加由压力和衰老所诱发的错误折叠蛋白质（聚集体和包涵体）在子细胞中的遗传，使子细胞继承更高的损伤负载并且过早衰老。本研究探索Sir2影响蛋白聚集体不对称遗传的方式：被动扩散模式还是聚集体分区的因子依赖模式。根据被动扩散模型推测，一些细胞特征会影响聚集体的遗传，如母细胞-子细胞的几何结构，芽颈直径，世代时间，聚集体丰度等，本文通过对这些特征的定量分析，发现在Sir2突变细胞中，无论是错误折叠的亨廷顿Htt103Q疾病蛋白形成的小聚集体，还是热诱导的Hsp104相关聚集体，它们偏向母细胞遗传的缺陷都不能用被动扩散模型解释。运用超高分辨率三维结构光照明显微镜进一步对热诱导蛋白聚集体（Hsp104Y662A-GFP）和亨廷顿蛋白聚集体（Htt103Q-GFP）两种不同聚集体与肌动蛋白细胞骨架的定位关系进行研究，结果显示大多数蛋白聚集体沿着肌动蛋白细胞骨架排列，一些聚集体会包围在肌动蛋白细胞骨架周围，这为肌动蛋白细胞骨架在聚集体滞留中发挥作用提供了进一步的依据。利用合成遗传阵列技术构建了Sir2的必需基因遗传相互作用网络，并从中鉴定出Hsp104相关蛋白聚集体在偏向母细胞隔离时所需的特定基因，其中包括编码肌动蛋白细胞骨架、肌动蛋白相关的肌球蛋白V马达蛋白Myo2，属于肌动蛋白组织蛋白的钙调蛋白Cmd1组分的基因。将Hsp104-GFP聚集体与错误折叠的Htt103Q聚集体共染色，发现Htt103Q病灶形成小的聚集体，与不形成包涵体的热激聚集体类似。这些Htt103Q病灶和形成稳定病灶的ATPase缺陷Hsp104Y662A均与Cmd1和Myo2相关结构共定位，超高分辨率三维结构光照明显微镜证明它们与肌动蛋白缆是有关联的。此外，发现Hsp42是热诱导Hsp104Y662A病灶形成所需要的，但是Htt103Q病灶的形成并不需要它的参与，这说明两种聚集体病灶形成的途径是不相同的。除了涉及依赖肌动蛋白的基因，Htt103Q聚集体和热诱导聚集体的不对称遗传都需要的Sir2相互作用因子还包括编码内质网到高尔基体转运及维持内质网体内平衡的Sec基因。