酿酒酵母细胞融合机制及交配信号通路的合成生物学应用

细胞融合是大多数真核生物发育中的一个基本生物过程。酿酒酵母作为真核生物基因组合成和转移的经典模式生物，其细胞融合机制不清楚，因此限制了它的合成生物学应用。在酿酒酵母的融合过程中，细胞对信息素做出反应，触发促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）级联反应以启动交配，随后细胞发生极化、细胞壁重塑、膜融合和核配。其中，研究可能的“融合酶”——受信息素调控的多跨膜蛋白（Prm1）为推动细胞融合可控性提供方向。酵母交配信号通路的合成生物学应用基于生物元件、生物装置与生物系统以及多细胞互作3个层次，本文分析了信息素诱导型启动子、G蛋白偶联受体、支架蛋白、转录因子、双稳态开关、调谐器、底盘细胞等在生物传感器及代谢工程等领域的应用。开发理性设计的模块化线路和优化交配途径来精确调控酵母交配的生理事件，对于细胞融合的人工可操纵性发展具有重要意义。