Saccharomyces cerevisiae, também conhecida como levedura de padeiro, é um dos muitos organismos modelo estudados em laboratórios de todo o mundo. Como o seu genoma foi sequenciado, a sua genética é facilmente manipulada, e é fácil de manter no laboratório, esta espécie de levedura tem sido um recurso inestimável na compreensão de processos celulares fundamentais como a divisão celular e a morte celular. Este vídeo lhe dará uma visão geral deste organismo modelo e sua ampla gama de aplicações em pesquisa biológica e biomédica.,
A levedura pertence ao Domínio Eukaryota, que é composto por organismos com núcleos ligados à membrana, referidos como eukaryotes. Juntamente com cogumelos e moldes, A S. cerevisiae pertence aos fungos do Reino devido à presença de uma parede celular feita de quitina, um polímero polissacarídeo que é encontrado não só em fungos, mas também nos exosqueletos de insectos e crustáceos. curiosamente, muitas proteínas encontradas em leveduras compartilham sequências semelhantes com proteínas de seus outros eucariotas., Estas proteínas são muitas vezes homólogas, e suas sequências semelhantes indicam que os organismos compartilham um ancestral comum. Ao investigar a função de uma determinada proteína na levedura, os investigadores adquirem conhecimento da função da proteína em eucariontes superiores, como nós, seres humanos.na natureza, A S. cerevisiae é encontrada em ambientes quentes e húmidos, com uma fonte de açúcar próxima à mão. Um dos seus locais preferidos é a vinha, onde habita na pele da uva.
S., cerevisiae tem uma forma ovóide redonda a elipsoidal e é tipicamente de 5-10 micrômetros de diâmetro quando visualizado usando um microscópio de campo brilhante. quando a maioria das células eucarióticas se divide por mitose e citocinese, existe uma segregação igual do material genético e do citoplasma nas células filhas. Por outro lado, S. cerevisiae sofre divisão celular através de um processo chamado budding.esta forma de reprodução assexuada envolve a formação de um recém-sintetizado broto da célula-mãe, que cresce em tamanho ao longo do ciclo celular até a citocinese., Ao contrário da divisão típica de células eucarióticas, as duas células não são iguais em tamanho após a mitose. agora que aprendemos um pouco sobre S. cerevisiae como um organismo, vamos discutir o que o torna um grande modelo de Sistema de pesquisa. primeiro, as células de levedura crescem rapidamente e dividem-se aproximadamente a cada 90 minutos. Em segundo lugar, eles são fáceis de crescer, e precisam apenas de técnica simples e instrumentação para propagação. Em terceiro lugar, sendo o primeiro organismo eucariótico a ter todo o seu genoma sequenciado, A S. cerevisiae tem todas as suas sequências genéticas disponíveis publicamente através da base de dados do genoma da levedura.,a manipulação genética da levedura também é extremamente prática. A maioria dos vetores de S. cerevisiae, Portadores de uma seqüência de DNA de interesse, são vetores de vaivém. Vectores de vaivém são geralmente plasmídeos que podem propagar-se em duas espécies diferentes, tais como E. coli e S. cerevisiae. Isto permite a clonagem molecular para ser realizada em E. coli, digamos para incorporar o gene para a proteína verde fluorescente de medusas em um vetor de ônibus espacial, que pode ser introduzido em levedura para torná-los luminosos., o plasmídeo integrativo da levedura é um tipo de vetor de transporte que permite a incorporação de DNA estranho no genoma da levedura através de um processo chamado recombinação homóloga. A recombinação homóloga é uma troca de DNA entre sequências correspondentes ou similares que resulta em um cruzamento genético entre o vetor e o DNA genômico do hospedeiro. Isto pode fazer com que um gene seja eliminado, ou que um gene seja trocado por outro. Além disso, uma vez que a recombinação homóloga resulta em integração no genoma do hospedeiro, a mudança genética persiste após a divisão da célula de levedura.,
Agora que você sabe o que torna o fermento tão conveniente para o estudo, vamos dar uma olhada por que esses pequenos bichos têm sido tão importantes cientificamente. Há muito, muito tempo, no início do sexto milênio aC, o fermento estava envolvido na fermentação de uvas para fazer vinho. Levedura mais tarde desempenhou um papel na panificação do pão no antigo Egito. foi só em 1856 que Luis Pasteur identificou S. cerevisiae como o micróbio-chave da produção de Vinho e da panificação., Ele classificou a levedura como um anaeróbio facultativo, que, na ausência de oxigênio, muda para a fermentação, um processo que permite que a levedura metabolize açúcares e produz álcool como um subproduto. Neste processo, o piruvato, que é produzido pela glicólise, é reduzido a acetilaldeído, que é então, graças à conversão de NADH em NAD+, reduzido a etanol, o ingrediente definidor no vinho. pulando para o século XX, a descoberta de proteínas que regulam o ciclo celular foi encontrada em levedura por Hartwell e enfermeira.,
O Ciclo Celular é uma série de eventos celulares que incluem a replicação e segregação adequadas do DNA nuclear antes de uma célula se dividir. A identificação da proteína cyclin e cinase dependente da cyclin, juntamente com a mudança em sua abundância relativa através da interfase e mitose, sugeriu que essas proteínas são reguladores chave da divisão celular., A natureza altamente conservada destas proteínas torna o seu estudo na levedura valioso para a compreensão do papel das cinases dependentes das ciclinas em organismos multicelulares, tais como a desregulação do ciclo celular, que pode levar a divisão celular descontrolada, ou câncer.
avançando para 15 anos mais tarde, Blackburn, Greider e Szostak fizeram estudos de avanço na compreensão de telómeros, bem como a descoberta de telomerases. Telómeros são sequências repetitivas de ADN no final de um cromossoma que impedem a degeneração do ADN genómico., A adição destas sequências repetitivas é realizada por telomerases na extremidade lateral do cromossoma 3′, e a complementação dos nucleótidos é seguida pela DNA polimerase na cadeia retardada. Os telómeros têm implicações no envelhecimento à medida que estes segmentos de ADN ficam mais curtos ao longo da vida de um organismo.mais recentemente, em 1992, Ohsumi e seus colegas descobriram genes regulando a autofagia, uma espécie de reciclagem celular. Durante a fome de nutrientes, organelas descartáveis são engolidas por um autofagossomo., O autofagossoma então se funde com um lisossomo, a fim de quebrar ainda mais as proteínas organelares para aminoácidos essenciais para fazer novas proteínas. A autofagia está envolvida nos importantes mecanismos celulares que protegem contra patógenos invasores e crescimento tumoral.
Há uma ampla gama de aplicações para o estudo da levedura. A levedura pode, por exemplo, ser usada para estudar mitofagia, que é a remoção de mitocôndrias danificadas por autofagossomas. Este processo tem implicações em doenças como Alzheimer e Parkinson., Neste vídeo, a autofagia é induzida em células de levedura com a adição de meio de inanição de nitrogênio. Em seguida, as células são preparadas para microscopia de fluorescência, a fim de observar mitofagia em células com fome de nitrogênio.
S. cerevisiae é utilizada para expressar e purificar grandes quantidades de proteínas, por exemplo a proteína reguladora da condutância transmembranar da fibrose cística. Neste vídeo, as células de levedura que transportam o plasmídeo CFTR são cultivadas em grandes culturas. Em seguida, a centrifugação das células é realizada a fim de separar os microssomas., Os microssomas são vasos artificiais formados a partir do retículo endoplasmático quando as células são interrompidas. O isolamento e purificação de TFTR a partir de microssomas permitirá aos cientistas estudar a estrutura da proteína usando métodos como cristalografia de raios-X. a levedura também pode ser utilizada como um modelo de sistema para estudos genéticos de proteínas de reparação de ADN humano. Estas proteínas detectam e corrigem o ADN danificado, a fim de evitar a proliferação de células portadoras de um genoma defeituoso, como as células cancerígenas., Aqui você vê autores a revestir células de levedura com a proteína transformada de reparação de DNA, WRN, em placas de mídia seletivas. A morfologia celular dos mutantes para o WRN pode ser visualizada usando microscopia de fluorescência, e a detecção desta proteína em lisato celular é realizada executando um gel proteico para análise Western Blot. acabou de ver a introdução de JoVE à S. cereviae. Neste vídeo revisamos: a história, biologia celular e molecular, e aplicações biomédicas de S. cerevisiae. Esperamos que tenha gostado do nosso vídeo, e encorajamo-lo a partilhá-lo com um botão.