酵母遗传学研究（一）APOGE：The awesome power of yeast genetics

芽生酵母（budding yeast, Saccharomyces cerevisiae）俗称酿酒酵母,是单细胞真核生物，它的基因组比较简单（仅为大肠杆菌的3-4倍），易于操作，遗传背景相对清楚，加之其突变株又易于分离，而被誉为“真核大肠杆菌”（Eukaryotic E.coli）和“体内试管”（In vivo test tube）,因而是研究高等真核生物基因功能的理想模式生物。正象离不开大肠杆菌的操作一样, 一个向深度发展的分子生物学实验室离不开酵母实验操作。

作为分子生物学实验操作的案头资料-红皮书(Current Protocol in Molecular Biology)将酵母作为一个独立的章节与其他常用分子生物学实验技术并行而列；而被生命科学实验室奉为圣经的分子克隆,其第三版的多个章节则穿插有不同方面的酵母实验操作, 足见酵母遗传学方法在当今生命科学研究中的重要作用。酵母在生命科学研究中主要用于以下几个方面:

一、外源基因在酵母中的的表达(Foreign gene expression in yeast)

最常用的外源基因表达受体是大肠杆菌，然而，自然界一些物种之间存在巨大的密码子偏好差异，一些物种的基因可以在大肠杆菌中得到有效的表达，而另一些物种的基因则在大肠杆菌中表达很弱或不能表达（如某些林木类植物），在这种情况下，作为真核细胞的酵母便成为目的基因表达的首选受体细胞。泛基诺公司技术部便成功地为一些林业科学研究单位表达出大量具有天然活性的蛋白质，而这些蛋白质在原核生物大肠杆菌中是不能表达的（更详细的理论和技术信息可发电子邮件到:fungenome@126.com进行咨询）。另外，由于酵母易于繁殖且又无毒的特性（日常生活中用来发酵面粉和酿酒，故又称为面包酵母和啤酒酵母），因此生物技术和产业界研究人员常用酵母来表达外源基因，获得大量具有天然活性的蛋白质和经基因工程改造生产疫苗等。

1． 表达载体的选择

用酵母来获得高产量蛋白质，其表达载体应具备以下三个特点：一是高效启动子，二是高拷贝质粒，三是可控性。GAL1启动子在半乳糖的诱导下，具有高效启动表达的特性，且在葡萄糖存在的情况下表达几乎完全被抑止，因此在大量表达某些蛋白可能对酵母细胞产生毒性的情况下，GAL1诱导性启动子是很好的选择。这类表达载体的代表是Invitrogen公司的pYes2和pYes3，泛基诺（FunGenome）公司的pYes4，pYes5，pYes6。如果大量表达的蛋白质不具有细胞毒性，ADH构成性（又称组成性）启动子则是非常适用的选择，这类表达载体的代表是泛基诺公司的pAY2，pAY3，pAY4

2． 培养基的选择

根据表达载体的特性来选择培养基，举例来说：如果选用的表达载体是pYes2那么就应该用SD-Ura(Synthetic Dropout Ura media),其原理是pYes2含尿嘧啶（Ura）合成酶途径中一个关键酶基因Ura3，当pYes2转化Ura3基因缺陷的酵母时，便可以在缺乏Ura的选择缺陷培养基中筛选。同样的道理，pYes3对应的选择缺陷培养基是SD-Trp(简写pYes3-Trp), pYes4(对应的选择缺陷培养基是SD-His，pYes5对应的选择缺陷培养基是SD-Leu, pYes6对应的选择缺陷培养基是SD-Ade。更详细的培养基选择信息可发送电子邮件到fungenome@126.com咨询。这里特别强调，泛基诺公司提供的选择缺陷培养基含有除葡萄糖外的所有营养成分，不需要再另加酵母含氮碱和其他氮源，加水后高压灭菌即可，极大地方便了使用者的配置，由于提供的是粉剂，因此在保存干燥的情况下可以长期保存。

    （系列讲座未完待续）