酵母作為模式生物的作用
酵母作為高等真核生物，尤其是人類基因組研究的模式生物，在生物信息學領域有著最直接的作用。當人們發現壹個新的功能未知的人類基因時，可以快速地在任何酵母基因組數據庫中搜索功能已知的同源酵母基因，並獲得其功能的相關信息，從而加快對人類基因功能的研究。發現許多與遺傳性疾病有關的基因與酵母基因有很高的同源性。研究這些基因編碼的蛋白質的生理功能及其與其他蛋白質的相互作用，將有助於加深我們對這些遺傳性疾病的認識。此外，許多重要的人類疾病，如早期糖尿病、小腸癌和心臟病等，都是多基因疾病，揭示這些疾病涉及的所有相關基因是壹個艱難而漫長的過程。酵母基因與人類多基因疾病相關基因的相似性將為我們提高診療水平提供重要幫助。
酵母作為模式生物最好的例子是通過連鎖分析、定位克隆和測序驗證獲得的人類遺傳性疾病相關基因的研究。後者與酵母基因核苷酸序列的同源性為其功能研究提供了極好的線索。例如，人類遺傳性非息肉病性小腸癌相關基因與酵母的MLH1和MSH2基因、酵母的運動障礙相關基因TEL1基因、酵母的Bloom綜合征相關基因和SGS1基因具有高度同源性(見表2)。遺傳性非息肉病性小腸癌基因在腫瘤細胞中表現出不穩定的細胞表型，但在克隆人類基因之前，研究人員在酵母中分離出了具有相同表型的基因突變(msh2和mlh1突變)。受此結果啟發，推測小腸癌基因是MSH2和MLH1的同源基因，它們在核苷酸序列上的同源性進壹步證實了這壹推測。布魯姆綜合征是壹種遺傳性疾病，臨床表現為性早熟。在體外，患者細胞表現出生命周期縮短的表型，其相關基因與酵母中編碼蝸牛酶的SGS1基因具有高度同源性。與來自布魯姆綜合征個體的培養細胞類似，SGS1基因突變的酵母細胞顯示出顯著縮短的生命周期。Francoise等人研究了通過功能克隆獲得的170多個人類基因，發現其中42%的基因與酵母基因具有明顯的同源性。這些人類基因的編碼產物大多與信號轉導途徑、膜轉運或DNA合成與修復有關，而那些與酵母基因無明顯同源性的人類基因主要編碼壹些膜受體、血液或免疫系統成分，或人類特殊代謝途徑中的壹些重要酶和蛋白質。
隨著更多高等真核生物遺傳信息的獲得，人們會發現更多的酵母基因與高等真核生物具有同源性，因此酵母基因組在生物信息學領域的作用將變得更加重要，進而推動酵母基因組的研究。與酵母相比，高等真核生物具有更豐富的表型，彌補了酵母中某些基因突變無明顯表型變化的不足。下面的例子說明了酵母和人類基因組研究之間的相互促進。人類著色性幹皮病是壹種常染色體隱性皮膚病，極易發展成皮膚癌。早在1970，Cleaver等人就報道了著色性幹皮病和紫外線敏感酵母突變體與缺乏核苷酸切除修復有關(NER)。在1985中，對第壹個NER途徑相關基因進行測序，證實是酵母的RAD3基因。在1987期間，Sung首次報道了酵母Rad3p可以修復真核細胞中DNA解旋酶活性的缺陷。1990年，人們克隆了與著色性幹皮病相關的基因xPD，發現它與酵母NER途徑的RAD3基因具有高度同源性。隨後，人們發現所有人類NER基因都可以在酵母中找到相應的同源基因。重大突破來自1993，發現人xPBp和xPDp是RNA聚合酶ⅱ的TFⅱH復合體在轉錄機制上的基本成分。所以人們推測酵母中xPBp和xPDp的同源基因(RAD3和RAD25)應該也有類似的功能。根據這壹線索，很快得到了滿意的結果，證實了最初的推測。
酵母作為模式生物的作用不僅在於生物信息學，還為高等真核生物提供了可檢測的實驗系統。例如，異源基因和酵母基因的互補功能可用於確認基因的功能。據Bassett的不完全統計，到1996年7月15日，至少已經發現了71個與人和酵母互補的基因。
這些酵母基因可以分為六種類型:
1和20個基因與生物代謝有關，包括生物大分子的合成、呼吸鏈的能量代謝和藥物代謝。
2.16基因與基因表達調控有關，包括轉錄、轉錄後加工、翻譯、翻譯後加工和蛋白質轉運。
3.1基因編碼膜轉運蛋白；
4.7個基因與DNA合成和修復有關；
5.7個基因與信號轉導有關；
6.17基因與細胞周期有關。現在發現越來越多的人類基因可以補償酵母的突變基因，所以人類和酵母的互補基因數量已經遠遠超過過去的統計。
在酵母中進行功能互補實驗，無疑是研究人類基因功能的捷徑。如果壹個功能未知的人類基因可以補償酵母中壹個功能已知的突變基因，說明這兩個基因功能相似。對於壹些功能已知的人類基因，開展功能互補實驗也具有重要意義。如半乳糖血癥相關的三個人類基因GALK2(半乳糖激酶)、GALT(UDP-半乳糖轉移酶)和GALE(UDP-半乳糖異構酶)在酵母中分別可以補償相應的GAL1、GAL7和GAL10基因突變。在補充實驗之前，人和酵母的乳糖代謝途徑已經非常清楚，幾種酶的活性檢測方法也非常健全，得到了它們的純品，可以用於壹系列的生化分析。隨著三個人半乳糖血癥相關基因的成功克隆和分離，功能互補實驗成為可能，進壹步證實了人半乳糖血癥相關基因和酵母基因在遺傳水平上的保守性。這壹成果已得到推廣，酵母系統已被用於半乳糖血癥的檢測和基因治療，如從遺傳多態性中區分真突變，模擬酵母中多個突變的組合表型，或篩選基因內或基因間的抑制突變。這些方法也適用於其他遺傳疾病的研究。
利用異源基因和酵母基因的功能，酵母也可以成為其他生物中新基因的篩選工具。通過使用特定的酵母基因突變體，篩選人cDNA表達文庫以獲得互補克隆。例如，Tagendreich等人利用酵母的cdc突變體分離了許多在人類細胞有絲分裂中起作用的同源基因。利用這種方法，許多農作物、家畜和家禽的新基因被克隆和分離出來。為了充分發揮酵母作為模式生物的作用，除了發展酵母生物信息學，完善酵母中外源基因功能互補的研究方法外，建立酵母最小基因組也是壹條可行的途徑。酵母的最小基因組意味著所有明顯豐富的基因被減少到允許酵母在實驗條件下在合成培養基中生長的最小數量。人類新基因的功能可以通過人類cDNA克隆與酵母中已知功能的基因缺陷之間的遺傳互補來確定，但這種互補實驗會受到酵母基因組中其他豐富基因的影響。如果構建的酵母最小基因組中保留的基因可以完全被人或病毒的DNA序列替換，那麽替換後的表型將完全依賴於外源基因，這將成為篩選抗癌、抗病毒藥物的分析系統。