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镍被认为是一种工业和职业健康风险较高的重金属,并且在环境重金属污染问题中被高度重视。与镍及其化合物长期接触会导致多种疾病发生,如接触性皮炎、器官系统毒性以及癌症。镍毒性引起的氧化应激和表观遗传信息改变是其细胞毒性的主要因素。镍能够通过直接（与组蛋白结合）或间接的方式（改变组蛋白修饰或诱导ROS产生）调控基因的表达。然而,镍及其化合物的致病机理尚不完全清楚,表观遗传信息能否通过调控基因表达进而影响细胞对镍胁迫的响应暂不明确。本实验以酿酒酵母组蛋白定点修饰突变菌株H4K5R为研究材料,研究组蛋白H4K5位点乙酰化对镍胁迫下酿酒酵母的氧化损伤及基本的抗氧化能力、组蛋白乙酰化修饰和基因表达的影响。主要研究结果如下:1.随着NiCl2胁迫浓度的增加,野生型菌株BY4741细胞死亡率、细胞内ROS含量均增加,线粒体膜电位显著降低;突变株H4K5R细胞死亡率、细胞内ROS含量均显著低于野生型（P<0.05）,但胞内线粒体膜电位高于野生型,趋于正常状态。表明与野生型菌株相比,突变菌株在NiCl2胁迫下受到的氧化损伤小。2.随着氯化镍胁迫浓度的增加,野生型BY4741中组蛋白H4的总乙酰化水平以及单个赖氨酸位点（H4K5、K12、K16、K9）的乙酰化水平均呈现先降低再升高的趋势,突变株中则整体呈下降趋势。表明H4K5位点乙酰化的去除可能影响了Ni2+对酿酒酵母组蛋白H4乙酰化修饰的改变。与野生型相比,突变株H4K16位点的乙酰化水平下降的趋势加剧,H4K91位点的乙酰化下降的趋势较缓。说明K5位点乙酰化的缺失可能促进H4K16乙酰化的减少,而有利于K91位点乙酰化的保留。3.突变菌株H4K5R与野生型菌株BY4741的RNA-seq结果表明,差异表达基因仅富集于核糖体以及核糖体合成通路,这些基因的表达可能受H4K5乙酰化修饰的调控;NiCl2处理后,突变株与野生型相比,差异表达基因GO功能注释发现多与线粒体功能相关,突变株H4K5R中这部分基因对镍的响应弱于野生型。镍胁迫下的差异表达基因在KEGG中被富集到核糖体、氧化磷酸化、生热、三羧酸循环、HIF-1信号通路、淀粉和蔗糖代谢等多个信号通路。表明这些通路参与了酿酒酵母镍胁迫的响应过程。4.突变菌株与野生型菌株在NiCl2胁迫下,MAPK通路基因的表达模式以及基因之间的相互作用关系有所差异,基因Rho1、Pkc1为锁定该通路下游靶基因的关键基因。5.经Real-time PCR验证后,发现NiCl2胁迫下,突变菌株和野生型酵母细胞内的MAPK通路均被激活,但当信号传递到核内时,Swi4/Swi6转录因子的基因表达在两菌株中呈相反趋势;染色质共价修饰基因的表达模式与Swi6类似,推测其可能与组蛋白H4K5位点的去乙酰化相关。该结果与RNA-seq分析的结果一致。本研究期望能进一步加深对离子型镍相关的细胞毒理、分子毒理涉及表观遗传调控基因表达等方面的理解,同时为深入研究组蛋白乙酰化对真核生物响应重金属胁迫的调控作用提供理论依据。