运用高通量遗传学相互作用图谱方法研究酿酒酵母DNA复制期检查点的调控途径

细胞周期调控是细胞进行正常生命活动所必须的。DNA复制期包含细胞周期调控中的一个关键检查点（The S-phase Checkpoint）。S期检查点负责监控复制机器的正常运行，以便确保全部基因组DNA复制的精确完成。S期检查点机制的失效，往往与遗传不稳定性、细胞早衰与异常分裂及癌症密切相关。酿酒酵母（S. cerevisiae）既是研究基因组稳定性的理想模式生物，又是系统生物学的首选材料之一。申请人最近的结果提示SCF蛋白质泛素化修饰途径与S期调控相关。本项目通过与合作单位间的跨学科合作，采用高通量基因遗传学相互作用图谱方法 (Epistasis miniarray profile,E-MAP)，选择了与S期调控和SCF蛋白质泛素化修饰有关的100多个基因，希望构建上述基因与基因组水平其他基因之间的遗传学相互作用图谱，研究酵母S期调控网络中的未知基因以及未知的基因遗传学相互作用及其功能。

本项目执行三年来，超额完成了项目申请书和计划书中的研究内容，获得了一些令人兴奋和值得继续深入探究的结果。 概括来说，最主要贡献就是在酵母中实现了自动化制备大量双突变菌株，并在大规模表型组学分析的基础上获得了酿酒酵母DNA复制期基因相互作用网络的主干结构。.遗传学研究基因功能的主要手段是对基因进行编辑改变，从而观察细胞表型的变化。 现代分子遗传学技术的发展在包括哺乳动物在内的多种模式生物中实现了基因编辑，从而可以对感兴趣的基因进行基因敲除、敲低、过表达及定点突变等操作。目前在其它模式生物中进行遗传操作越来越方便的时候，本项目已率先在国内实现了对酵母进行双基因突变分析的自动化和高通量。.在后基因组时代，研究单个基因的功能已越来越不能满足生物学研究的需求。而对两个以上基因功能的研究通常需要首先获得含有两个以上突变的细胞，虽然基因编辑技术的日趋成熟使同时对多个基因进行遗传操作成为可能，但仍然是费时费力工作量较大的工作。 最近几年，国际上已经有少数实验室利用酿酒酵母的遗传操作优势建立了全基因组范围内双基因突变分析（SGA或EMAP技术），本项目通过与北京大学理论生物学中心的合作，率先在国内开展这方面的工作，并首次对DNA复制这一细胞周期中最复杂最重要的时期的关键必需基因进行了大规模分析 （120x1536），不仅成功建立并进一步优化了技术，超额完成了预定任务，获得了一些超出预期的结果。.截止到目前，以通讯作者分别在J. Biol. Chem.，和EMBO Rep. 各发表一篇SCI 论文，均标注国家自然科学基金资助和项目批准号（31071095）。另外值得在此指出的是，本项目由于是系统生物学研究，获得了大量数据并从中挖掘出多个有价值的重要线索，目前正在抓紧深入研究这部分新的相互作用或新的互作模块的生物学功能，导致已完成的主要数据虽然已完成整理和写作，但还需要延迟半年左右才能投稿，恳请评估者能给予充分考量。