Saccharomyces cerevisiae, más néven baker ‘ s élesztő bevezetése a világ minden tájáról laboratóriumokban tanulmányozott számos modellszervezet egyike. Mivel a genomját szekvenálták, a genetikája könnyen manipulálható, és könnyű fenntartani a laborban, ez az élesztőfaj felbecsülhetetlen erőforrás volt az olyan alapvető sejtfolyamatok megértésében, mint a sejtosztódás és a sejthalál. Ez a videó áttekintést ad a modell organizmus, valamint a széles körű alkalmazások biológiai és orvosbiológiai kutatás.,
az élesztő az eukarióta doménhez tartozik, amely membránkötésű magokból álló organizmusokból áll, amelyeket eukariótáknak neveznek. A gombák és penészgombák mellett az S. cerevisiae a Királyság Gombáihoz tartozik, mivel a kitinből készült sejtfal, egy poliszacharid polimer jelenléte nemcsak a gombákban, hanem a rovarok és rákfélék exoskeletonjaiban is megtalálható.
érdekes módon az élesztőben található sok fehérje hasonló szekvenciákat oszt meg az eukarióták fehérjéivel., Ezek a fehérjék gyakran homológak, hasonló szekvenciáik azt mutatják, hogy az organizmusoknak közös ősük van. Egy adott fehérje élesztőben való működésének vizsgálatával a kutatók betekintést nyerhetnek a fehérje funkciójába a magasabb eukariótákban, mint például mi, emberek.
a természetben az S. cerevisiae meleg, nedves környezetben található, cukorforrás közelében. Az egyik kedvenc lógófoltja a szőlőültetvény, ahol a szőlő bőrén lakik.
S., a cerevisiae kerek-ellipszoid ovális alakú, jellemzően 5-10 mikrométer átmérőjű, ha fényes mezőmikroszkóppal ábrázolják.
amikor a legtöbb eukarióta sejt mitózison és citokinezisen keresztül oszlik meg, a genetikai anyag és a citoplazma egyenlő mértékben elkülönül a lánysejtekben. Másrészt az S. cerevisiae sejtosztódáson megy keresztül a bimbózásnak nevezett folyamaton keresztül.
az aszexuális reprodukciónak ez a formája egy újonnan szintetizált rügy kialakulását jelenti az anyasejtből, amely a sejtciklus során a citokinézisig növekszik., A tipikus eukarióta sejtosztódástól eltérően a két sejt nem azonos méretű a mitózis után.
most, hogy egy kicsit megtanultuk az S. cerevisiae-t, mint organizmust, beszéljük meg, mi teszi nagyszerű kutatási modellrendszerré.
először is, az élesztősejtek gyorsan nőnek, és körülbelül 90 percenként osztódnak. Másodszor, könnyen növeszthetők, és csak egyszerű technikára és műszerekre van szükségük a szaporításhoz. Harmadszor, mivel az első eukarióta szervezet, amely teljes genomját szekvenálja, az S. cerevisiae minden génszekvenciáját nyilvánosan elérhetővé teszi az élesztő Genom adatbázisán keresztül.,
az élesztő genetikai manipulációja szintén rendkívül praktikus. A legtöbb S. cerevisiae vektor, egy érdekes DNS-szekvencia hordozói, transzfervektorok. A Shuttle Vektorok általában plazmidok, amelyek két különböző fajban terjedhetnek, például mind az E. coli, mind az S. cerevisiae. Ez lehetővé teszi a molekuláris klónozást az E. coli – ban, mondjuk, hogy a medúza zöld fluoreszcens fehérje génjét egy shuttle vektorba kell beépíteni, amelyet élesztőben lehet bevinni, hogy ragyogjanak.,
az élesztő integratív plazmid egy olyan shuttle vektor, amely lehetővé teszi idegen DNS beépítését az élesztő genomba egy homológ rekombinációnak nevezett folyamat révén. A homológ rekombináció a DNS cseréje a megfelelő vagy hasonló szekvenciák között, ami genetikai keresztezést eredményez a vektor és a gazdaszervezet genomikus DNS között. Ez azt okozhatja, hogy egy gént kiütnek, vagy egy gént kicserélnek egy másikra. Ezenkívül, mivel a homológ rekombináció integrációt eredményez a gazdaszervezet genomjába, a genetikai változás az élesztősejt elválasztása után is fennáll.,
most, hogy tudod, mi teszi az élesztőt olyan kényelmessé a tanulmányozáshoz, vessünk egy pillantást arra, hogy ezek a kis fickók miért voltak olyan fontosak tudományosan. Régen, régen, az I.E. 6. évezred elején, az élesztő részt vett a szőlő erjedésében, hogy bort készítsen. Az élesztő később szerepet játszott a kenyér sütésében az ókori Egyiptomban.
Luis Pasteur csak 1856-ban azonosította S. cerevisiae-t, mint a legfontosabb borászati és kenyérsütési mikrobát., Az élesztőt fakultatív anaerobnak minősítette, amely oxigén hiányában erjedésre vált, amely lehetővé teszi az élesztő számára a cukrok metabolizálását, és melléktermékként alkoholt termel. Ebben a folyamatban a glikolízissel előállított piruvát acetilaldehidre redukálódik, amelyet azután a NADH nad+ – ra történő átalakításának köszönhetően etanolra redukálnak, amely a bor meghatározó összetevője.
a 20. századra előretekintve a Sejtciklust szabályozó fehérjék felfedezését Hartwell és Nurse találta meg az élesztőben.,
a sejtciklus sejtes események sorozata, amely magában foglalja a nukleáris DNS megfelelő replikációját és szegregációját, mielőtt egy sejt szétválna. A protein-ciklin és a ciklin-függő kináz azonosítása, valamint a relatív bőség változása az interphase és mitosis révén, azt sugallta, hogy ezek a fehérjék a sejtosztódás kulcsfontosságú szabályozói., Ezeknek a fehérjéknek a nagyon konzervált jellege értékessé teszi az élesztőben végzett vizsgálatukat a ciklinfüggő kinázok többsejtű szervezetekben betöltött szerepének megértéséhez, például a sejtciklus diszregulációjához, ami ellenőrizetlen sejtosztódáshoz vagy rákhoz vezethet.
15 évvel később a Blackburn, a Greider és a Szostak áttörést ért el a telomerek megértésében, valamint a telomerázok felfedezésében. A telomerek a DNS ismétlődő szekvenciái egy kromoszóma végén, amelyek megakadályozzák a genomikus DNS degenerálódását., Ezen ismétlődő szekvenciák hozzáadását telomerázok végzik a kromoszóma 3 ‘ – es peremének végén, a nukleotidok komplementációját pedig a lemaradó szálban lévő DNS-polimeráz követi. A telomerek hatással vannak az öregedésre, mivel ezek a DNS-szegmensek rövidebbek lesznek a szervezet egész életében.
még újabban, 1992-ben Ohsumi és kollégái felfedezték az autofágiát szabályozó géneket, egyfajta sejt-újrahasznosítást. A tápanyag-éhezés során a feláldozható organellákat egy autofagoszóma elnyeli., Az autofagoszóma ezután összeolvad egy lizoszómával, annak érdekében, hogy az organelláris fehérjéket tovább bontsák az új fehérjék előállításához nélkülözhetetlen aminosavakká. Az autofágia fontos sejtes mechanizmusokban vesz részt, amelyek védelmet nyújtanak a behatoló kórokozók és a tumor növekedése ellen.
az élesztő vizsgálatára széles körű alkalmazások állnak rendelkezésre. Az élesztő például a mitofágia tanulmányozására használható, amely a sérült mitokondriumok autofágoszómákkal történő eltávolítása. Ez a folyamat olyan betegségekre is kihat, mint az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór., Ebben a videóban az autofágiát élesztősejtekben indukálják nitrogén éhező közeg hozzáadásával. Ezután a sejteket fluoreszcens mikroszkópiára készítik, hogy megfigyeljék a mitofágiát a nitrogénéhes sejtekben. a
S. cerevisiae-t nagy mennyiségű fehérje, például a cisztás fibrózis transzmembrán vezetőképességének kifejezésére és tisztítására használják. Ebben a videóban a CFTR plazmidot hordozó élesztősejteket nagy kultúrákban termesztik. Ezután a sejtek centrifugálását a mikroszómák elválasztása érdekében végezzük., A mikroszómák az endoplazmatikus retikulumból képződött mesterséges edények, amikor a sejtek megszakadnak. A CFTR mikroszómákból történő izolálása és tisztítása lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a fehérje szerkezetét olyan módszerekkel tanulmányozzák, mint például a röntgenkrisztallográfia.
az élesztő modellként is használható az emberi DNS-javító fehérjék genetikai vizsgálatához. Ezek a fehérjék felismerik és rögzítik a sérült DNS-t annak érdekében, hogy megakadályozzák a hibás genomot hordozó sejtek, például a rákos sejtek proliferációját., Itt látható, hogy az élesztősejtek a transzformált DNS-javító fehérjével, a WRN-vel, szelektív médialemezeken vannak bevonva. Cella morfológiája mutáns FIGY lehet láthatóvá segítségével fluoreszcencia mikroszkópia kimutatása ez a fehérje a sejtek lysate végzik fut egy fehérje gél Western Blot analízis.
épp most nézted meg JoVE bemutatását S. cereviae-nek. Ebben a videóban áttekintettük: S. cerevisiae története, sejt-és molekuláris biológiája, biomedikai alkalmazásai. Reméljük, hogy élvezte a videónkat, és arra biztatjuk Önt, hogy ossza meg egy bimbóval.