原生动物嗜热四膜虫UPF1基因的功能分析及相关NMD通路的进化研究

针对无义介导的mRNA降解(NMD)这一重要代谢通路分子作用机理复杂、且在单细胞真核生物中的基因调控作用缺乏系统研究的现状，以模式原生动物嗜热四膜虫为对象，利用其具备真核生物基本生命过程、完备基因组数据及成熟分子遗传学技术等特点，以参与NMD通路的关键作用因子UPF1基因为切入点，利用高通量基因表达芯片(Microarray)技术考察野生型与UPF1基因敲除株在重要生理/发育时期的全基因组表达规律，分析得到NMD通路的靶标基因和UPF1的协同表达基因，探讨四膜虫UPF1基因的功能和相关NMD通路的作用机理；结合对具有可变剪切特征的候选基因的表达谱分析和比较基因组学的研究结果，阐释四膜虫NMD与内含子剪切事件间的相互联系，提出真核生物与NMD通路相关的基因组进化及其功能演化的可能模式；从而为揭示UPF1基因参与的NMD通路对基因调控的分子机理、认识真核生物NMD的起源和功能进化提供重要线索。

针对无义介导的mRNA降解(NMD)这一重要代谢通路分子作用机理复杂、且在单细胞真核生物中的基因调控作用缺乏系统研究的现状，本研究以模式原生动物嗜热四膜虫为对象，利用其具备真核生物基本生命过程、完备基因组数据及成熟分子遗传学技术等特点，以参与NMD通路的关键作用因子UPF1基因为切入点，构建了四膜虫UPF1同源基因的突变细胞株，并利用高通量基因表达芯片(Microarray)技术、高通量转录组测序（RNA-seq）技术以及荧光定量PCR（RT-qPCR）技术等考察野生型与UPF1基因敲除株在重要生理/发育时期的全基因组表达规律，分析得到NMD通路的靶标基因和UPF1的协同表达基因，并证明了四膜虫两个UPF1同源基因的功能差异。本研究还对具有可变剪切特征的候选基因的有功能的转录本及含PTC的转录本的表达谱进行了分析，阐释了四膜虫NMD与内含子剪切事件间的相互联系，证实了偶联选择性剪切及NMD通路的RUST机制存在于作为真核生物进化早期分支代表的四膜虫中。本研究以单细胞真核生物四膜虫为研究对象对于NMD通路及相关机制的研究为认识真核生物NMD通路的起源与功能进化提供了重要线索。