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酵母细胞周期调控和基因表达的研究酵母菌是一种单细胞真核生物，广泛应用于分子生物学、基因工程、新药开发等领域，成为了生命科学研究中的重要模式生物。
酵母细胞周期调控和基因表达的研究，为我们深入了解生命机制提供了有益的参考。
一、酵母细胞周期调控酵母细胞周期包括G1期、S期、G2期以及M期四个阶段，各个阶段紧密联系并呈现出复杂的调控网络。
G1期为细胞从上一个M期到达一个特定点的时间段，此时细胞刚刚合成新的细胞器和代谢物，为完成DNA的复制做准备；S期为DNA 的复制阶段，G2期为准备进入分裂期做出必要的调整，M期为细胞分裂期，即将DNA均分给两个女儿细胞。
细胞周期调控分为外源性调控和内源性调控。
外源性调控包括营养供应、环境压力和细胞成分等因素的影响；内源性调控包括细胞周期基因的调控和细胞周期蛋白激酶的活性调控。
细胞周期基因是调控细胞周期和调节细胞增殖和分化的核心基因。
调控细胞周期的基因主要分为促进因子和抑制因子两类。
其中，促进因子包括cdk（细胞周期蛋白依赖性激酶）和cyclin（细胞周期蛋白）等，它们的复合体可以启动细胞周期的下一步；抑制因子包括半胱氨酸蛋白酶Cdc14和顶体酶去磷酸化酶调节因子等，它们可以抑制细胞周期复合物的活性从而控制细胞周期的进展。
二、酵母基因表达的研究酵母菌被广泛应用于基因表达研究，是由于其遗传遗传量小、诱变效率高、培养方便等优点所致。
在酵母基因表达研究中，主要有两个技术路线：基因芯片和RNA测序。
基因芯片技术，是将酵母全基因组DNA片段以矩阵状布置在芯片上，经过反应后，确定哪些基因表达量较高或较低的方法。
这种方法的优势是可以同时分析上万个基因的表达变化。
但是，它对表达量低的基因缺乏敏感性，且不能有效预测基因内部复杂的剪接事件。
RNA测序技术，是将RNA转录本转化为DNA，然后将其测序。
这种技术的优势是可以在不受基因芯片限制的情况下深入了解基因表达变化，并提供有关不同组织和生物过程中基因表达的定量信息。
酵母细胞的基因表达调控和代谢调节研究酵母细胞作为微生物中的重要代表，是一类单细胞真核生物，其广泛应用于生物学、发酵工艺和医学研究中。
酵母细胞的基因表达调控和代谢调节是酵母细胞研究的重要方向，也是生物学研究的重要领域，对理解生命过程以及人类疾病的发病机制有着重要的意义。
一、基因表达调控的研究酵母细胞具有很强的遗传可控性，基因表达调控的研究一直是酵母细胞研究的热点之一。
酵母细胞中基因表达调控主要包括转录前、转录后和调节因子等方面的研究。
1、转录前调控转录前调控主要是指通过转录因子对基因启动子的结合来调控基因的转录速率。
酵母细胞的转录因子主要包括激活转录因子和抑制转录因子两类。
激活转录因子通过结合启动子使得转录因子蛋白与RNA聚合酶共同形成转录复合物，从而促进基因的转录；抑制转录因子则通过结合启动子抑制转录复合物的形成，使得基因的转录过程被抑制。
2、转录后调控转录后调控主要是指转录后修饰以及mRNA剪接等方式对RNA的降解速率和转录的抑制作用。
酵母细胞中常见的转录后修饰有剪切、RNA编辑、加工等方式，这些修饰可以影响RNA的稳定性、翻译速率和结构功能等方面。
3、调节因子调节因子是指在DNA核苷酸序列中通过某种方式调节基因表达的核酸分子。
调节因子可以增强或者抑制某个基因的转录，也可以同时调控多个基因的转录。
酵母细胞中的调节因子主要有染色质重塑复合体、DNA甲基转移酶等。
二、代谢调节的研究代谢调节是指在代谢途径中通过调节酵素活性和代谢产物浓度等方式影响代谢反应的调节过程。
酵母细胞的代谢途径包括葡萄糖酵解、异养代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等。
1、葡萄糖酵解葡萄糖酵解是指将葡萄糖分解为乳酸或乙醇代谢的过程。
酵母细胞的葡萄糖酵解主要受到两种调控方式的影响，一种是通过启动子上的转录因子对基因表达的调节，另一种是通过一些代谢产物对基因表达的反馈调控。
2、异养代谢异养代谢是指在缺少氧气或碳源时，酵母细胞通过吸收硫酸盐、氨、磷酸盐等原始无机物质方式进行代谢的过程。
酵母菌的遗传工程和表达系统酵母菌是一种常见的单细胞真菌，广泛存在于自然界中。
由于其易于培养、生长速度快、基因组较小、剪接机制类似于哺乳动物细胞等优点，酵母菌成为了功能基因组学、代谢工程学、蛋白质工程学等领域中的重要模型生物。
而酵母菌的遗传工程和表达系统则为这些研究提供了基础和保障。
酵母菌的遗传工程主要包括基因克隆、拷贝数调控、基因敲除、基因组编辑、基因表达调控、代谢通路调控等方面。
其中，基因克隆是构建目的基因载体的重要步骤，一般通过 PCR 扩增或基于荧光报告基因的克隆方法来实现。
而拷贝数调控则指通过操纵载体的拷贝数，达到目的蛋白在酵母细胞中表达量的控制。
酵母菌具有高度重组能力以及泛素降解酶机制，因此基因敲除和基因组编辑等操作在酵母菌中较为容易实现。
基因表达调控则是酵母细胞酿酒业中的重要应用，通过调节转录、翻译后修饰等环节来实现产品的调控。
代谢通路调控则是通过调节酵母菌内一系列代谢酶的表达量或活性来增加特定产物的产量。
酵母菌的表达系统则包括基于质粒的表达和基于基因组的表达两种方式。
质粒表达是将目的基因克隆至质粒中，然后将质粒转化至酵母细胞中，通过调控拷贝数和选择适当的启动子及终止子等措施实现表达。
而基因组表达则是将基因克隆至某一位点上，在酵母菌表达生命周期较长的时期内带来更稳定的表达效果，尤其适用于连续表达大规模生物分子的场合。
同时，可以采用多个方面的策略来处理表达过程中可能出现的问题，从而进一步优化表达效率和表达质量。
例如在 translational initiation 上加入特定元件、利用内质网信号肽将蛋白定向到内质网，从而利用内质网发生的翻译后修饰增加表达质量等等。
总之，酵母菌的遗传工程和表达系统为现代生物技术研究和产业化提供了重要的平台，无论从理论研究还是实践应用的角度来看，都具有广泛的前景和应用价值。
我们期待，基于酵母菌的遗传工程和表达系统将吸引更多的生物学家、遗传学家、代谢工程师、蛋白质化学家等多个领域的专家和研究人员的关注，一起推进这一新兴领域的发展和进步。
酵母表达体系毕赤酵母是甲醇营养型，甲醇代谢的第一步是：醇氧化酶利用氧分子将甲醇氧化为甲醛和过氧化氢。
为避免过氧化氢的毒性，甲醛代谢主要在过氧化物酶体里进行，使得有毒的副产物远离细胞其余组分。
由于醇氧化酶与O2 的结合率较低，因而毕赤酵母代偿性地产生大量的酶。
而调控产生醇氧化物酶的启动子也正是驱动外源基因在毕赤酵母中表达的启动子。
毕赤酵母含有两种醇氧化物酶，AOX1 AOX2。
细胞中大多数的醇氧化酶是AOX1 基因产物。
甲醇可紧密调节、诱导 AOX1 基因的高水平表达，为Mut+菌株，可占可溶性蛋白的30%以上。
AOX2 基因与AOX1 基因有97%的同源性，但在甲醇中带AOX2 基因的菌株比带AOX1 基因菌株慢得多，通过这种甲醇利用缓慢表型可分离Muts 菌株。
毕赤酵母表达外源蛋白：分泌型和胞内表达。
利用含有α因子序列的分泌型载体即可。
翻译后修饰：酿酒酵母与毕赤酵母大多数为N-连接糖基化高甘露糖型，毕赤酵母中蛋白转录后所增加的寡糖链长度（平均每个支链8-14 个甘露糖残基）比酿酒酵母中的（50-150 个甘露糖残基）短得多。
菌株：GS115 （ Mut+， Muts）和 KM71（Muts）分泌型载体:pPICZα A,B,and C(5’AOX1启动子，紧密型调节，甲醇诱导表达，α分泌信号介导的分泌表达，Zeocin抗性基因，C端含有6XHis标签)胞内表达型载体：pPICZ A,B,and C，一：分子克隆1.设计引物分泌型载体图谱：见酵母表达说明书（p13-pPICZ A，p14-pPICZ B,p15-pPICZ C）2.PCR扩增基因PCR反应体系（50μl）模板DNA 1μlForward Primer（10μM）1μlReverse Primer（10μM）1μldNTP Mixture(各2mM): 4μl5×PrimerSTAR buffer（Mg2+ plus）10μlPrimerSTAR DNA Polymerase 0.5μlddHO up to 50μl2PCR 反应流程预变性98℃ 2min变性98℃ 10sec退火56℃ 10sec 30个循环延伸72℃ 30sec完全延伸72℃ 10min保存4℃3.双酶切及其回收双酶切反应体系（40μl）DNA(空载体或目的基因) 30μlBamHⅠ 1.5μlXholⅠ 1.5μl10×Buffer K 4.0μl4.酶连接首先利用1%的琼脂糖电泳将双酶切后的PCR产物和载体进行分离,并通过胶回收试剂盒回收，按照目的基因和空载体的碱基摩尔比在1:3--1:9之间，一共吸取目的基因和空载体的总体积为5μl，在加入等量的5μl DNA快速连接试剂盒SolutionⅠ，16℃连接4-6h。
基因工程刘夫锋2019.11.27基因工程5 2 3 4 1 6789重组DNA 技术与基因工程的基本概念重组DNA技术与基因工程的基本原理重组DNA技术所需的基本条件重组DNA技术的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建外源基因在大肠杆菌中的表达外源基因在酵母菌中的表达外源基因在哺乳动物细胞中的表达外源基因表达产物的分离纯化7.1酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征7 外源基因在酵母菌中的表达酵母菌的分类学特征酵母菌（Yeast ）是一群以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的单细胞真核生物，分属于子囊菌纲（子囊酵母菌）、担子菌纲（担子酵母菌）、半知菌类（半知酵母菌），共由56个属和500多个种组成。
如果说大肠杆菌是外源基因最成熟的原核生物表达系统，则酵母菌是最成熟的真核生物表达系统。
7.1 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征7 外源基因在酵母菌中的表达酵母菌表达外源基因的优势全基因组测序，基因表达调控机理比较清楚，遗传操作相对简单能将外源基因表达产物分泌至培养基中具有原核细菌无法比拟的真核蛋白翻译后加工系统大规模发酵历史悠久、技术成熟、工艺简单、成本低廉不含有特异性的病毒、不产内毒素，美国FDA 认定为安全的基因工程受体系统，食品工业有数百年历史酵母菌是最简单的真核模式生物7.2 酵母菌的宿主系统7 外源基因在酵母菌中的表达7.2.2提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌7.2.3 抑制超糖基化作用的突变宿主菌7.2.4 减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌7.2.1 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌7.2.1 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌目前已广泛用于外源基因表达和研究的酵母菌包括：酵母属如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae ）克鲁维酵母属如乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis ）毕赤酵母属如巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris ）裂殖酵母属如非洲酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe ）汉逊酵母属如多态汉逊酵母（Hansenula polymorpha ）裂殖酵母属如粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe ）如解脂耶氏酵母（耶氏酵母属Yarrowia lipolytica ）如腺嘌呤阿氏酵母（阿氏酵母属Arxula adeninivorans ）其中芽殖型酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽。
