Saccharomyces cerevisiae, ook bekend als bakkersgist, is een van de vele modelorganismen die in laboratoria over de hele wereld zijn bestudeerd. Omdat het genoom is gesequenced, zijn genetica gemakkelijk worden gemanipuleerd, en het is gemakkelijk in het lab te handhaven, is deze soort gist een onschatbare bron in het begrip van fundamentele cellulaire processen zoals celdeling en celdood geweest. Deze video zal u een overzicht geven van dit modelorganisme en zijn brede waaier van toepassingen in biologisch en biomedisch onderzoek.,
gist behoort tot het domein Eukaryota, dat bestaat uit organismen met membraangebonden kernen, aangeduid als eukaryotes. Samen met paddenstoelen en schimmels, behoort S. cerevisiae tot het Koninkrijk schimmels vanwege de aanwezigheid van een celwand gemaakt van chitine, een polysaccharide polymeer dat niet alleen in schimmels, maar ook in de exoskeletten van insecten en schaaldieren.
interessant is dat veel eiwitten in gist dezelfde sequenties delen met eiwitten van hun mede-eukaryoten., Deze proteã nen zijn vaak homologe, en hun gelijkaardige opeenvolgingen wijzen erop dat de organismen een gemeenschappelijke voorouder delen. Door de functie van een bepaald eiwit in gist te onderzoeken, krijgen onderzoekers inzicht in de functie van het eiwit in hogere eukaryoten, zoals wij, mensen.
in de natuur wordt S. cerevisiae gevonden in warme, vochtige omgevingen, met een bron van suiker dichtbij. Een van de favoriete hang-out plekken is de wijngaard, waar het woont op druivenhuid.
S., cerevisiae heeft een ronde tot ellipsoïdale eivormige vorm en is typisch 5-10 micrometer in diameter wanneer gevisualiseerd gebruikend een heldere veldmicroscoop.
wanneer de meeste eukaryotische cellen zich delen via mitose en cytokinese, is er een gelijke segregatie van genetisch materiaal en cytoplasma in dochtercellen. Aan de andere kant, S. cerevisiae ondergaat celdeling door een proces genoemd ontluikende.
deze vorm van aseksuele reproductie omvat de vorming van een nieuw gesynthetiseerde knop uit de moedercel, die in grootte groeit gedurende de celcyclus tot cytokinesie., In tegenstelling tot typische eukaryotic celdeling, zijn de twee cellen niet gelijk in grootte na mitose.
nu we iets hebben geleerd over S. cerevisiae als een organisme, laten we bespreken wat het een geweldig modelsysteem voor onderzoek maakt.
eerst groeien gistcellen snel en verdelen ze zich ongeveer om de 90 minuten. Ten tweede zijn ze gemakkelijk te kweken en hebben ze alleen eenvoudige techniek en instrumentatie nodig voor voortplanting. Ten derde, zijnd het eerste eukaryotic organisme om zijn volledige genoom te hebben gerangschikt, heeft S. cerevisiae al zijn genopeenvolgingen openbaar beschikbaar via het gegevensbestand van het gistgenoom.,
genetische manipulatie van gist is ook uiterst praktisch. De meeste vectoren van S. cerevisiae, dragers van een DNA-sequentie van belang, zijn pendelvectoren. De vectoren van de Shuttle zijn gewoonlijk plasmiden die in twee verschillende species, zoals zowel E. coli als S. cerevisiae kunnen voortplanten. Dit staat het moleculaire klonen toe om in E. coli worden uitgevoerd, zeggen om het gen voor groene fluorescente proteã ne van kwallen in een pendelvector op te nemen, die in gist kan worden geà ntroduceerd om hen te laten gloeien.,
het gist integrative plasmide is een type pendelvector die de integratie van vreemd DNA in het gistgenoom mogelijk maakt door middel van een proces dat homologe recombinatie wordt genoemd. De homologe nieuwe combinatie is een uitwisseling van DNA tussen aanpassing of gelijkaardige opeenvolgingen die in een genetische crossover tussen de vector en gastheergenomic DNA resulteert. Dit kan ervoor zorgen dat een gen wordt uitgeschakeld, of een gen wordt verwisseld met een ander. Bovendien, aangezien de homologe nieuwe combinatie in integratie in het gastheergenoom resulteert, blijft de genetische verandering nadat de gistcel verdeelt.,
nu je weet wat gist zo handig maakt voor studie, laten we eens kijken waarom deze kleine beestjes wetenschappelijk zo belangrijk zijn geweest. Een lange, lange tijd geleden, in het begin van het 6e millennium voor Christus, Gist was betrokken bij de gisting van druiven om wijn te maken. Gist speelde later een rol in het bakken van brood in het oude Egypte. het was pas in 1856 dat Luis Pasteur S. cerevisiae identificeerde als de belangrijkste microbe voor het maken van wijn en het bakken van brood., Hij classificeerde gist als een facultatieve anaerobe, die bij afwezigheid van zuurstof overschakelt op fermentatie, een proces dat gist in staat stelt suikers te metaboliseren en alcohol als bijproduct produceert. In dit proces wordt pyruvaat, dat door glycolyse wordt geproduceerd, gereduceerd tot acetylaldehyde, dat dan, dankzij de omzetting van NADH in NAD+, wordt gereduceerd tot ethanol, het bepalende ingrediënt in wijn. vooruitlopend op de 20e eeuw, werden de ontdekking van eiwitten die de celcyclus reguleren in gist gevonden door Hartwell en Nurse.,
de celcyclus is een reeks cellulaire gebeurtenissen die de juiste replicatie en segregatie van nucleair DNA omvat voordat een cel zich verdeelt. De identificatie van de proteã ne cyclin en cyclin-afhankelijke kinase, samen met de verandering in hun relatieve overvloed door interphase en mitose, stelde voor dat deze proteã nen zeer belangrijke regelgevers van celdeling zijn., De hoogst bewaarde aard van deze proteã nen maakt hun studie in gist waardevol voor het begrijpen van de rol van cyclin-afhankelijke kinases in multicellular organismen, zoals dysregulation van de celcyclus, die tot ongecontroleerde celdeling, of kanker kan leiden.tot 15 jaar later maakten Blackburn, Greider en Szostak baanbrekende onderzoeken naar het begrijpen van telomeren en de ontdekking van telomeren. Telomeren zijn repetitieve opeenvolgingen van DNA aan het eind van een chromosoom die genomic DNA van degenerating verhinderen., De toevoeging van deze herhaalde opeenvolgingen wordt uitgevoerd door telomerases bij het 3′ flankerende eind van het chromosoom, en de aanvulling van nucleotiden wordt gevolgd door de polymerase van DNA in de achterblijvende bundel. Telomeren hebben implicaties in het verouderen aangezien deze segmenten van DNA korter door het leven van een organisme worden.nog recenter, in 1992, ontdekten Ohsumi en zijn collega ‘ s genen die autofagie reguleren, een soort celrecycling. Tijdens voedende honger, worden vervangbare organellen overspoeld door een autophagosoom., Het autophagosoom zal dan met een lysosoom smelten, om organellaire proteã nen verder af te breken aan aminozuren essentieel voor het maken van nieuwe proteã nen. Autophagy is betrokken bij de belangrijke cellulaire mechanismen die tegen binnenvallende ziekteverwekkers en tumorgroei beschermen.
Er zijn verschillende toepassingen voor de studie van gist. De gist kan, bijvoorbeeld, aan studie mitophagy worden gebruikt, die de verwijdering van beschadigde mitochondria door autophagosomes is. Dit proces heeft implicaties in ziekten zoals Alzheimer en Parkinson., In deze video, autophagy wordt veroorzaakt in gistcellen met de toevoeging van stikstof verhongering medium. Vervolgens worden de cellen voorbereid op de fluorescentiemicroscopie, om mitofagie in stikstof-uitgehongerde cellen waar te nemen.
S. cerevisiae wordt gebruikt om grote hoeveelheden eiwitten uit te drukken en te zuiveren, bijvoorbeeld het cystic fibrosis transmembrane conductance regulatory protein. In deze video worden gistcellen met het CFTR plasmide gekweekt in grote culturen. Vervolgens wordt centrifugatie van de cellen uitgevoerd om de microsomen te scheiden., De microsomen zijn artifactual schepen die van het endoplasmic reticulum worden gevormd wanneer de cellen worden verstoord. Isolatie en zuivering van CFTR uit microsomen zal wetenschappers toelaten om de structuur van het eiwit te bestuderen met behulp van methoden zoals röntgenkristallografie.
gist kan ook worden gebruikt als modelsysteem voor genetisch onderzoek van menselijke DNA-reparatieproteïnen. Deze proteã nen ontdekken en bevestigen beschadigd DNA om proliferatie van cellen te verhinderen die een gebrekkig genoom, zoals kankercellen dragen., Hier zie je auteurs gistcellen plateren met het getransformeerde DNA-reparatieproteïne, WRN, op selectieve mediaplaten. De celmorfologie van mutanten voor WRN kan worden gevisualiseerd gebruikend de fluorescentiemicroscopie, en de opsporing van deze proteã ne in cellysaat wordt uitgevoerd door een eiwitgel voor Westelijke Vlekanalyse in werking te stellen.
Je hebt zojuist JoVE ‘ s inleiding tot S. cereviae gezien. In deze video bespraken we: de geschiedenis, cel en moleculaire biologie, en biomedische toepassingen van S. cerevisiae. We hopen dat je genoten hebt van onze video, en we moedigen je aan om het te delen met een bud.