裂殖酵母线粒体转录机制的深入研究

线粒体转录机制与多种人类疾病相关。在人类和其他模式生物中，线粒体的转录机制方面的研究已较多。裂殖酵母是新型的线粒体转录机制模型，而其线粒体转录机制的报道很少。申请人首次分离和鉴定了裂殖酵母线粒体转录组分RNA聚合酶（Rpo41）和转录因子（Mtf1）并在遗传和生化上揭示了Rpo41和Mtf1在线粒体转录中的功能。这一研究体系的建立是用裂殖酵母作为新型的模式生物来研究线粒体转录机制的关键的第一步。此研究体系既是一个崭新的线粒体转录模型又是对现有模型的补充和完善。结果发表在Nucleic Acid Research（2011年2月）。据我们初步的数据推测，裂殖酵母中存在着其他参与线粒体转录的蛋白。本项目运用免疫沉淀的方法寻找与Rpo41相互作用的蛋白，并且运用裂殖酵母遗传、生化的方法找到和鉴定其他参与线粒体转录的蛋白和转录因子，进一步确认其在线粒体转录以及线粒体转录调控方面的作用。

线粒体是真核细胞能量代谢的中心,是真核细胞中最复杂和最重要的细胞器之一,它除了进行重要的氧化磷酸化以外,还在细胞凋亡、衰老,体内 钙平衡等细胞进程中发挥主要作用,与线粒体功能障碍有关的疾病包括癌症、动脉粥样 硬化性心脏病,中风、糖尿病、肥胖病、衰老、特别是神经退行性疾病如帕金森病和阿尔茨海默氏病等人类重大疾病。本项目在已经分离鉴定了裂殖酵母线粒体转录组分Rpo41和Mtf1的基础上,重点寻找其他 参与线粒体转录的组分,完善裂殖酵母线粒体转录模型,为与线粒体转录机制相关的重要疾病的研究提供理论基础。.我们在研究中发现线粒体的代谢和和抗生素的抗药性有着复杂而又密切的关系和重要的相关性。在这方面,我们发现了氨基糖苷类抗生素核糖开关为世界首个抗生素类核糖开关,也是唯一一个临床药物类核糖开关,从一个全新的角度深入阐明了氨基糖苷类抗生素抗药性 产生的分子机理,是抗生素抗药性机理的一个重大发现。此发现为更全面和更广泛的了解多种临床抗药性机制,在分子层面上解析耐药性产生的根本原因,最终解决抗生素耐 药性这个世界性的难题提供理论基础。我们阐明了在多种人类致病菌中氨基糖苷类抗生 素抗药性基因是由一种新型调控方式来实现的。首次揭示了氨基糖苷类抗生素抗药性基 因的表达和调控是通过一个新型核糖开关来介导的,这个核糖开关就是氨基糖苷类抗生素抗药性基因5’非编码区域的一段特殊的RNA序列,它可以与其小分子配体-氨基糖苷类 抗生素相结合引起RNA高级结构的改变从而调控氨基糖苷类抗生素抗药性基因的表达研究的科学意义：这一新型核糖开关的发现不仅丰富和拓展了核糖开关种类,而且从一个全新的角度深入阐明了氨基糖苷类抗生素耐药产生的分子机理。这一新发现开创了研究抗生素抗药性机理 的新领域,引领了世界抗药性研究的科学前沿,对人类战胜抗生素抗药性的研究有着深 远的意义和影响。同时也为进一步解析硫化氢的细胞效应和抗生素的抗药性的密切关系 奠定了良好的基础。