Saccharomyces cerevisiae, ellers kjent som baker ‘ s gjær, er en av de mange modellorganismer studert i laboratorier over hele verden. Fordi det er genom har blitt sekvensert, sin genetikk er lett manipulert, og det er lett å holde i laboratoriet, er dette arter av gjær har vært en uvurderlig ressurs i en forståelse av grunnleggende cellulære prosesser som celledeling og celledød. Denne videoen vil gi deg en oversikt over denne modellen organismen og dens bredt spekter av applikasjoner i biologisk og biomedisinsk forskning.,
Gjær tilhører domenet Eukaryota, som består av organismer med membran-bundet kjerner, referert til som eukaryotes. Sammen med sopp og mugg, S. cerevisiae tilhører den Rike Sopp på grunn av tilstedeværelsen av en celleveggen er laget av chitin, en polysakkarid polymer som er funnet ikke bare i Sopp, men også i exoskeletons av insekter og krepsdyr.
det er Interessant at mange proteiner som finnes i gjær dele lignende sekvenser med proteiner fra andre Eukaryotes., Disse proteinene er ofte homologe, og deres lignende sekvenser tyder på at organismer har en felles stamfar. Ved å undersøke funksjonen til et gitt protein i gjær, forskere få innsikt i protein funksjon i høyere eukaryotes, slik som oss mennesker.
I naturen, S. cerevisiae er funnet i varme, fuktige miljøer, med en kilde til sukker for hånden. En av sine favoritt henge ut flekker er vingården, hvor det hører hjemme på druen hud.
S., cerevisiae har en runde å ellipsoidal ovale form, og er vanligvis 5-10 micrometers i diameter når visualisert ved hjelp av en lys feltet mikroskop.
Når de fleste eukaryote celler dele via mitose og cytokinesis, det er en lik segregering av genetisk materiale og cytoplasma i dattercellene. På den annen side, S. cerevisiae gjennomgår celledeling gjennom en prosess som kalles spirende.
Denne formen for asexual reproduksjon innebærer dannelsen av en nylig syntetisert bud fra morcellen, som vokser i størrelse gjennom hele celle syklus, inntil cytokinesis., I motsetning til typiske eukaryote celle divisjon, de to cellene er ikke lik i størrelse følgende mitose.
Nå som vi har lært litt om S. cerevisiae som en organisme, la oss diskutere hva som gjør det til et flott modell system for forskning.
Først, gjær celler vokser raskt og dele ca hver 90 minutter. For det andre, de er lett å vokse, og trenger bare en enkel teknikk og instrumentering for forplantning. For det tredje, å være den første eukaryote organismen til å ha hele sitt genom sekvensert, S. cerevisiae har alle sine gensekvenser offentlig tilgjengelig via gjær genom database.,
Genetisk manipulasjon av gjær er også svært praktisk. De fleste S. cerevisiae vektorer, bærere av en DNA-sekvens som er av interesse, er transport vektorer. Transport vektorer er vanligvis plasmider som kan overføres i to ulike arter, for eksempel både E. coli og S. cerevisiae. Dette gjør molekylær kloning skal utføres i E. coli, si å innlemme genet for grønt fluorescerende protein fra maneter i en shuttle vektor, som kan bli innført i gjær for å få dem til å lyse opp.,
gjær integrerende plasmider er en type av transport vektor som gjør at inkorporering av fremmed DNA i gjær genom gjennom en prosess som kalles homologe rekombinasjon. Homologe rekombinasjon er en utveksling av DNA mellom samsvarende eller lignende sekvenser som resulterer i en genetisk crossover mellom en vektor og vert genomisk DNA. Dette kan føre til et gen for å være slått ut, eller ett gen for å bli byttet ut med en annen. I tillegg, siden homologe rekombinasjon resultater i integrering i host genom, den genetiske endringen vedvarer etter gjær celle deler.,
Nå som du vet hva som gjør gjær så praktisk for studien, la oss ta en titt på hvorfor disse små gnagerne har vært så viktig vitenskapelig. For lenge, lenge siden, i begynnelsen av 6. årtusen B. C., gjær var involvert i gjæring av druer til å lage vin. Gjær senere spilt en rolle i å bake brød i det gamle Egypt.
Det var ikke før 1856 at Luis Pasteur identifisert S. cerevisiae som nøkkelen vin-making og brød-baking mikrobe., Han klassifiserte gjær som en facultative anaerobe, som, i fravær av oksygen, skifter til gjæring, en prosess som gjør gjær til å forbrenne sukker og produserer alkohol som en bieffekt. I denne prosessen, pyruvate, som er produsert av glykolysen, er redusert til acetylaldehyde, som er så, takk til konvertering av NADH til NAD+, redusert til etanol, er det avgjørende ingrediens i vin.
Hoppe fram til det 20. århundre, oppdagelsen av proteiner som regulerer celle syklus ble funnet i gjær av Hartwell og Sykepleier.,
cell cycle er en serie av mobile hendelser som har riktig replikering og segregering av kjernefysiske DNA før en celle deler. Identifisering av protein-cyclin og cyclin-avhengig kinase, sammen med endringene i deres relative overflod gjennom interphase og mitose, foreslo at disse proteinene er viktige regulatorer av celledeling., Den svært bevart arten av disse proteinene gjør sitt studium i gjær verdifull for å forstå betydningen av cyclin-avhengige kinases i flercellede organismer, slik som dysregulation av celle syklus, noe som kan føre til ukontrollert celledeling, eller kreft.
Fremme til 15 år senere, Blackburn, Greider, og Szostak gjort banebrytende studier i forståelse telomeres samt funn av telomerases. Telomeres er repeterende sekvenser av DNA på slutten av et kromosom som hindrer genomisk DNA fra degenereres., I tillegg til disse repeterende sekvenser er utført av telomerases ved 3′ flankerer enden av kromosomet, og complementation av nukleotider er etterfulgt av DNA polymerase i lagging strand. Telomeres har implikasjoner i aldring som disse DNA-segmenter blir kortere i hele organismen levde.
Enda mer nylig, i 1992, Ohsumi og hans kolleger oppdaget gener som regulerer autophagy, en slags celle resirkulering. I løpet av næringsstoffer sult, ofres organeller er oppslukt av en autophagosome., Den autophagosome vil da sikringen med en lysosome, for ytterligere å bryte ned organellar proteiner til aminosyrer avgjørende for å lage nye proteiner. Autophagy er involvert i den viktige cellulære mekanismer som beskytter mot invaderende patogener og tumor vekst.
Det er et bredt spekter av programmer for studier av gjær. Gjær kan for eksempel brukes til å studere mitophagy, som er fjerning av skadet mitokondrier av autophagosomes. Denne prosessen har implikasjoner i sykdommer som Alzheimers og Parkinsons., I denne videoen, autophagy er indusert i gjærceller med tillegg av nitrogen sult medium. Neste, celler er forberedt for fluorescens mikroskopi, for å observere mitophagy i nitrogen-sultet celler.
S. cerevisiae brukes til å uttrykke og rense store mengder av proteiner, for eksempel cystisk fibrose transmembrane konduktans regulatorisk protein. I denne videoen, gjærceller bærer CFTR plasmider dyrkes i store kulturer. Neste, sentrifugering av cellene er gjennomført for å skille mikrosomer., Mikrosomer er kunstig fartøy dannet fra endoplasmic reticulum når cellene er forstyrret. Isolering og rensing av CFTR fra mikrosomer vil tillate forskere å studere strukturen av proteiner ved hjelp av metoder som for eksempel x-ray crystallography.
Gjær kan også brukes som en modell system for genetiske studier av menneskelig DNA-reparasjon proteiner. Disse proteinene oppdage og reparere skadet DNA for å forhindre spredning av celler som bærer en defekt genom, som kreft celler., Her kan du se forfatterne plating gjærceller med transformert DNA-reparasjon protein, WRN, på selektive medier plater. Celle morfologi av mutanter for WRN kan bli visualisert ved hjelp av fluorescens mikroskopi, og påvisning av dette proteinet i celle lysate er utført ved å kjøre et protein gel for Western Blot analyse.
Du har bare så JoVE innledningen til S. cereviae. I denne videoen har vi gjennomgått: historie, celle-og molekylærbiologi, og biomedisinske anvendelser av S. cerevisiae. Vi håper du likte videoen vår, og vi oppfordrer deg til å dele det med en knopp.