不稳定遗传的微型同源臂介导的串联重复突变促进基因组的多样性与演化

发布时间：2022-03-10 13:41

　　大部分遗传改变都存在一定的回复概率,一方面这些改变可能对某些不利的生长环境具有一定的抵抗作用,如:药物处理条件,但当不利条件解除后,这些改变的存在可能对生物体的正常生长起抑制作用。因此,如何对多变的外界环境做出快速的遗传改变从而适应环境,对生物体而言是一项重要的挑战。我的研究在裂殖酵母中发现了一种可逆的介导抗药性的遗传突变---微型同源臂介导的串联重复（简称为MTD）,其在一定的条件下能够回复至野生型序列。因此,我对裂殖酵母基因组上一定条件范围内所有的微型同源臂序列（MHPs）进行了注释,发现MHP序列在基因组上普遍存在（～2.5×10⁷个）,提供大量的潜在MTD突变位点。MTD的频率受到发生概率、回复概率、及适应性等方面共同作用。通过对10,000x全基因组测序结果进行MTD突变检测,我在单细胞起源的细胞群体中发现了近6000个亚克隆MTDs突变位点;通过使用特殊的预测模型及高温筛选策略,我初步了解了MTD的发生与回复是如何受调控的。根据模型预测结果,基因内发生MTD概率最高的MHP位点往往插入MTDs后不会改变基因的阅读框,而基因组上大量MHPs的存在及可逆的... 

【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1.引言
    1.1 基因组不稳定性
        1.1.1 介导基因组不稳定性的突变类型
        1.1.2 调控基因组不稳定性的相关机制
        1.1.3 基因组不稳定性发生的“热点”
    1.2 串联重复序列
        1.2.1 串联重复序列
        1.2.2 调控串联重复序列不稳定性的机制
        1.2.3 串联重复序列的来源
    1.3 两端带有短同源序列的片段重复---具有微型同源臂的片段串联重复
        1.3.1 微型同源臂介导的片段串联重复
        1.3.2 微型同源臂介导的片段串联重复可能的调控机制
    1.4 表观基因组(Epigenome)不稳定性
    1.5 雷帕霉素抗药性与TOR通路
        1.5.1 雷帕霉素
        1.5.2 TOR通路上游调控因子
        1.5.3 TOR通路下游效应因子
2.材料与方法
    2.1 材料
        2.1.1 模式生物---栗酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces.pombe)
        2.1.2 菌株列表
        2.1.3 主要引物列表
        2.1.4 主要药物与试剂
        2.1.5 相关溶液配制
        2.1.6 常用培养基所需材料与配方
        2.1.7 主要仪器设备
    2.2 方法
        2.2.1 常规PCR与重叠PCR
        2.2.2 分子克隆
        2.2.3 提取裂殖酵母基因组
        2.2.4 酵母转化
        2.2.5 菌株冻存与活化
        2.2.6 筛选具有遗传不稳定性的突变菌株
        2.2.7 遗传连锁性分析(genetic linkage test)
        2.2.8 全基因组测序(whole genome sequencing)
        2.2.9 染色质免疫共沉淀(ChIP)
        2.2.10 转录组测序(RNA-seq)
        2.2.11 双突变文库的构建
        2.2.12 高温(36℃)条件下检测MTD突变发生回复的概率
        2.2.13 yox1-GFP表达的遗传稳定性探究
        2.2.14 二倍体菌株构建
        2.2.15 高深度全基因组测序
        2.2.16 超高深度定点二代测序
3.结果
    3.1 裂殖酵母中具有微型同源臂特征的短片段串联重复介导的具有遗传不稳定性的表型
        3.1.1 ssp1 基因发生可逆的短片段串联重复(MTD)突变介导不稳定遗传的雷帕霉素(+咖啡因)抗药性
        3.1.2 Cnp1~(H100M)生长缺陷菌株进行生长抑制子(Suppressor)筛选中发现同种类型的MTD突变
    3.2 超深度定点测序及10,000X全基因组测序验证细胞群体中亚克隆MTDS的存在及可能的调控元件
        3.2.1 超深度测序方法的运用及其检测MTD的有效性
        3.2.2 运用超深度测序检测单细胞起源的细胞群体中的亚克隆MTDs突变
        3.2.3 运用超深度测序及逻辑回归模型验证影响MTDs发生的顺式-决定元件(cis-determinants)
    3.3 复制打滑(REPLICATION SLIPPAGE)模型对SSP1 位点短片段串联重复(MTD)的回复起重要的调控作用
    3.4 自然分离菌株中,近一半的串联重复和插入突变具有微型同源臂特征
4.结论与讨论
    4.1 MTDS介导不稳定遗传的抗药性及生长回复
    4.2 超深度测序检测亚克隆MTDS
    4.3 介导MTDS的复制打滑模型(Replication Slippage)
5.参考文献
个人简历



本文编号：3645751