铜离子是人体内不可缺少的微量元素之一,这主要是由于铜离子是多种在人体中起重要作用的酶的必要的辅剂。因此人体必须吸收足够的铜离子来维持生命,长期缺铜会导致贫血。然而,过量的铜对人体和其他生物体都是有害的;铜离子的毒性被认为与癌症还有神经退行性疾病有关联。正因为铜离子在生物体中的这一特性,生物体必须严格控制细胞内铜离子的浓度,维持在一个不高不低的水平。有关细胞是怎样防止体内积累过多铜的分子机理已被深入研究,相关的基因以及调控机理已被阐明。在铜匮乏的环境下,细胞被发现激活其摄取铜的分子机制。可是,至于细胞是怎样感应铜匮乏,同时这一生物信号的性质是什么,是传导机制来激活铜离子的摄取还没有被阐明。这些问题的解决对阐明营养是怎样调控细胞的生长有重要的意义,也将对癌症的营养饥饿疗法起重要的指导作用。本论文研究是以酵母细胞为模型,研究转录因子Mac1自身的转录调控机理。已知该因子在铜匮乏的条件下激活酵母细胞摄取铜的机制,阐明MAC1基因转录的机理有助测定细胞感应、传导铜匮乏的生物信号。我们实验室的前期研究确定了MAC1基因启动子的一些顺式作用元件,其中包括转录因子Pho2,Gcn4,Ace2和Swi5的结合位点。本论文研究是在这些前期研究结果的基础上,通过敲除PHO2,GCN4,ACE2或者SWI5基因是否影响MAC1基因的表达来进一步确证这些转录因子在调控MAC1基因表达过程中的重要作用。已知PHO2在细胞磷酸的平衡过程中起重要作用,GCN4是细胞维持氨基酸平衡的关键因子,而ACE2和SWI5基因是细胞周期这一重要过程的关键调控因子。本论文研究实验发现,敲除PHO2降低了MAC1的表达,使酵母细胞在缺铜条件下的生长受阻。敲除ACE2或者SWI5基因对酵母细胞的影响和敲除PHO2基因相似。而敲除GCN4基因的作用却相反。这些实验结果在基因的水平上证明Pho2,Gcn4,Ace2和Swi5在MAC1基因转录调控过程中起重要作用。同时,也表明铜匮乏的生物信号的传导是与细胞磷酸和氨基酸的平衡过程以及细胞周期紧密联系的。