长春生物制品研究所药物化学方向研究团队在裂殖酵母（S.pombe）中首次系统发现并鉴定出ura6亚等位突变体能够导致5-氟乳清酸（5-FOA）抗性且维持尿嘧啶原养型

近日，中国生物长春生物制品研究所药物化学方向团队在裂殖酵母中发现了一类“非经典”突变体，它们抗5-FOA但不依赖于尿嘧啶。该研究在裂殖酵母中发现了一类新型的5-氟乳清酸（5-FOA）抗性突变体。与经典的ura4或ura5功能缺失突变不同，这些突变体在不含尿嘧啶的培养基中仍能正常生长，即保留了尿嘧啶的原养型。通过遗传学定位、全基因组测序分析（illuminar）和功能互补实验，证明这些突变位于必需基因ura6上，编码尿苷酸激酶。在此之前，ura6仅被看作是一个必需的持家基因，从未被与5-FOA抗性筛选联系起来，因此这是首次揭示ura6可以作为一个隐秘的、非经典的5-FOA抗性基因。并且这些突变多为错义突变或框内重复，且集中在蛋白的保守功能域，导致酶活性部分下降（即亚等位基因突变）。这种亚等位活性足以维持内源尿嘧啶合成，但不足以将5-FOA高效转化为毒性代谢物，从而赋予抗性。该研究揭示了一种新的5-FOA抗性机制，并对理解必需基因功能调控具有普遍意义。该研究成果以“Hypomorphic mutations in ura6 confer 5-FOA resistance in fission yeast”为题，发表在PLOS One期刊。共同第一作者为长春生物制品研究所与法国巴斯德研究所联合培养博士生刘莹，通讯作者为巴斯德永久研究员及教授Serge Gangloff。

图1 文章封面

裂殖酵母利用5-FOA进行反筛选时，传统上认为抗性突变仅发生在尿嘧啶合成基因（如ura4或ura5），并伴随尿嘧啶依赖表型。研究者在分析增殖期与静止期细胞的自发突变积累过程中，意外发现了一类新型突变体：既能抵抗5-FOA，又能在不含尿嘧啶的培养基中生长，这无法用已知机制解释。

为探究裂殖酵母在增殖与静止期自发突变的积累规律，本研究针对一类无法用经典ura4/ura5突变解释的特殊5-FOA抗性（且不依赖尿嘧啶）突变体展开。研究团队综合利用遗传学杂交、四分体分析、全基因组测序及功能回补实验，系统鉴定并表征了导致该表型的分子机制。
    研究发现，上述非经典抗性源于必需基因ura6（编码尿苷酸激酶）的亚等位突变。全基因组测序揭示了7种独立突变，均为错义突变或框内小片段重复，且定位于蛋白的保守功能域。这些部分失活突变足以阻断5-FOA转化为毒性代谢物而赋予抗性，同时保留了足够的内源性尿嘧啶合成能力，维持原养型生长。研究证实该表型稳定、可遗传且为隐性。这一发现首次在裂殖酵母中揭示了一种由必需基因亚等位突变介导的新型抗性机制，对理解代谢毒性筛选与必需基因功能调控有重要启示。

图2 ura6突变体结果展示以及不同物种的比对分析

该文章无任何竞争性利益冲突（Competing interests: The authors have declared that no competing interests exist），文章发表依赖于机构的常规运行经费或自有资源完成。

文章链接：https://doi.org/10.1371/journal.pone.0344121

科研开发部供稿

2026年4月28日