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转录后调控机制和翻译后修饰机制能够在不改变基因转录活性的情况下，对基因的表达水平、基因所编码产物蛋白的多种属性进行迅速调控，真核生物借此实现了对细胞内外环境改变的迅速响应，因此对这两种调控机制的深入研究意义重大。 作为重要的转录后调控机制，识别和降解含提前终止密码子(Prematureterminal codon，PTC)的转录本的无义介导的mRNA降解通路(Nonsense-mediatedmRNA decay，NMD)能够对转录产物的质量进行监控，并能够通过偶联可变剪切在转录后水平实现对基因表达的调控。对多细胞动植物以及单细胞酵母的研究表明这种降解含PTC转录本的功能高度保守，但对含PTC转录本的识别机制较为多样。单细胞真核生物类群原生动物的NMD途径研究十分匮乏，从而阻碍了对NMD途径分子机制及其起源与进化问题的全面认识。嗜热四膜虫作为一种优良的模式原生动物，近年来基因组和转录组学的研究结果表明其具有NMD途径的基本组成因子和较高频率的可变剪切事件存在，是潜在的开展原生动物NMD途径研究的良好实验对象。 作为最重要的翻译后修饰之一，蛋白质磷酸化修饰几乎参与了对细胞中每一个生物途径的调控。嗜热四膜虫大核基因组测序发现其具有超过1000种蛋白质激酶，是人类的两倍，表明其可能具有复杂的磷酸化修饰网络。 因此，根据嗜热四膜虫以上两个特点，本研究对其无义介导的mRNA降解途径以及磷酸化蛋白质组进行了深入分析，取得了以下主要研究结果: 1)嗜热四膜虫UPF蛋白UPF1a、UPF2、UPF3以及SMG6L蛋白是NMD途径的关键因子。通过基因敲除、转录组测序以及非标记定量蛋白质组学的蛋白质相互作用分析，证明了嗜热四膜虫所含有的4个UPF同源蛋白中的UPF1a、UPF2、UPF3是参与NMD途径的关键因子，其中UPF1a与UPF2是一对相互作用的蛋白质，而另一UPF1同源蛋白UPF1b不参与NMD途径;发现了与UPF1a相互作用的SMG6L蛋白是囊泡虫总门所特有的参与降解含PTC转录本的核酸酶，且其基因表达受UPF1a调节。从而较全面地阐明了嗜热四膜虫NMD途径关键因子的组成及相互作用关系。 2)嗜热四膜虫具有保守的降解含PTC转录本的NMD途径，且该途径与可变剪切之间关系密切。通过基因敲除及转录组测序分析，本研究在△UPF1a细胞株中鉴定到279条较野生型细胞株表达上调的含PTC转录本，其中274条(98.2％)产生于可变剪切过程，而且导致这些PTC产生的可变剪切具有较弱的剪切信号。通过对含PTC转录本的功能及所涉及的通路分析发现，很多与RNA剪切相关的因子其自身也是NMD途径所识别和降解的底物，这其中就包括了一个高度保守的、在人类中通过偶联可变剪切和NMD途径对自身稳态进行调节的富含丝氨酸/精氨酸剪切因子蛋白(Serine/arginine-rich splicing factor，SR)。从而说明NMD途径与可变剪切紧密偶联很可能是在整个真核生物中都很保守的过程，这种相偶联进行转录后水平基因表达调控的机制很可能是在真核生物分化早期或其共同祖先中就已存在了。 3)嗜热四膜虫NMD途径对含PTC转录本的识别不依赖于外显子连接复合体(Exon-exon junction complex，EJC)。对嗜热四膜虫中被NMD途径降解的含PTC转录本的结构特征的分析发现，位于终止密码子下游的内含子剪切位点更有可能是NMD途径辨别含PTC转录本的标志，即类似于哺乳动物中的EJC依赖模型;然而对基因功能及蛋白质相互作用的分析则表明，嗜热四膜虫中EJC核心因子Mago-nashi同源蛋白的缺失并不影响其NMD途径，且在其所具有的EJC核心因子中，仅部分因子间具有相互作用，因此未形成完整的EJC，从而暗示在内含子净丢失(Net intron loss)的原生动物中可能尚未形成在后生动物中结合在内含子剪切位点上游的EJC，其NMD途径识别含PTC转录本的机制也因此有所不同;进而推测NMD途径依赖EJC识别含PTC转录本的机制在真核生物中并不十分古老和保守，呈现出真核生物各类群在分化过程中NMD通路对PTC转录本识别机制的多样性。 4)嗜热四膜虫NMD途径的分子模型。嗜热四膜虫前体RNA转录生成后，发生在第1、2位内含子的可变剪切产生了位于正常终止密码子上游、转录本5端的提前终止密码子，此时处于5端的提前终止密码子下游的内含子剪切位点可能成为了被NMD途径识别的标志，从而启动NMD途径对该转录本的降解:UPF1a蛋白与UPF2相互作用，并可能与UPF3形成相互作用的复合物，以一种不依赖于FJC的方式参与对含PTC转录本的识别，在确定含PTC转录本后，UPF1a再招募囊泡虫特有的核酸酶SMG6L对含PTC转录本进行降解。 5)在组学水平鉴定了嗜热四膜虫1008个磷酸化蛋白质的2238个磷酸化修饰位点，揭示了其庞大且特异的蛋白质激酶组的催化特征和其富含AT的基因组与蛋白质激酶催化特征的关系;偶联基因共表达调控网络的磷酸化蛋白质的功能分析表明磷酸化蛋白质涉及了mRNA代谢、蛋白质翻译合成等多个过程;“激酶-底物”相互作用网络分析为后续研究嗜热四膜虫蛋白质磷酸化修饰的调控作用奠定了基础。