Saccharomyces cerevisiae, cunoscută și sub denumirea de drojdie de panificație, este unul dintre numeroasele organisme model studiate în laboratoare din întreaga lume. Deoarece genomul său a fost secvențiat, genetica sa este ușor de manipulat și este ușor de întreținut în laborator, această specie de drojdie a fost o resursă neprețuită în înțelegerea proceselor celulare fundamentale, cum ar fi diviziunea celulară și moartea celulară. Acest videoclip vă va oferi o imagine de ansamblu a acestui organism model și a gamei sale largi de aplicații în cercetarea biologică și biomedicală., drojdia aparține domeniului eucariot, care este compus din organisme cu nuclee legate de membrană, denumite eucariote. Împreună cu ciupercile și mucegaiurile, S. cerevisiae aparține ciupercilor Regatului datorită prezenței unui perete celular format din chitină, un polimer polizaharidic care se găsește nu numai în ciuperci, ci și în exoscheletele insectelor și crustaceelor. interesant este că multe proteine găsite în drojdie au secvențe similare cu proteinele din colegii lor eucariote., Aceste proteine sunt adesea omoloage, iar secvențele lor similare indică faptul că organismele au un strămoș comun. Prin investigarea funcției unei proteine date în drojdie, cercetătorii obțin o perspectivă asupra funcției proteinei în eucariote superioare, cum ar fi noi, oamenii.în natură, S. cerevisiae se găsește în medii calde, umede, cu o sursă de zahăr la îndemână. Unul dintre locurile sale preferate este Podgoria, unde locuiește pe pielea de struguri.
S., cerevisiae are o formă ovală rotundă până la elipsoidală și este de obicei 5-10 micrometri în diametru atunci când este vizualizat folosind un microscop de câmp luminos. când majoritatea celulelor eucariote se divid prin mitoză și citokineză, există o segregare egală a materialului genetic și a citoplasmei în celulele fiice. Pe de altă parte, S. cerevisiae suferă diviziunea celulară printr-un proces numit înmugurire.această formă de reproducere asexuată implică formarea unui mugur nou sintetizat din celula mamă, care crește în mărime pe tot parcursul ciclului celular până la citokineză., Spre deosebire de diviziunea tipică a celulelor eucariote, cele două celule nu au dimensiuni egale după mitoză. acum, că am învățat un pic despre S. cerevisiae ca organism, să discutăm ce îl face un sistem model excelent pentru cercetare. în primul rând, celulele de drojdie cresc rapid și se împart aproximativ la fiecare 90 de minute. În al doilea rând, ele sunt ușor să crească, și au nevoie doar de tehnica simpla si instrumente de propagare. În al treilea rând, fiind primul organism eucariot care a secvențiat întregul genom, S. cerevisiae are toate secvențele sale genetice disponibile public prin baza de date a genomului drojdiei.,manipularea genetică a drojdiei este, de asemenea, extrem de practică. Majoritatea vectorilor S. cerevisiae, purtători ai unei secvențe ADN de interes, sunt vectori de transfer. Vectorii de transfer sunt de obicei plasmide care se pot propaga în două specii diferite, cum ar fi atât E. coli, cât și S. cerevisiae. Acest lucru permite clonarea moleculară să fie efectuată în E. coli, să zicem să încorporăm gena pentru proteina fluorescentă verde din meduze într-un vector de transfer, care poate fi introdus în drojdie pentru a le face să strălucească., plasmida integrativă a drojdiei este un tip de vector de transfer care permite încorporarea ADN-ului străin în genomul drojdiei printr-un proces numit recombinare omologă. Recombinarea omologă este un schimb de ADN între secvențe de potrivire sau similare, care are ca rezultat o încrucișare genetică între ADN-ul genomic vector și gazdă. Acest lucru poate provoca eliminarea unei gene sau schimbarea unei gene cu alta. În plus, deoarece recombinarea omologă are ca rezultat integrarea în genomul gazdă, modificarea genetică persistă după ce celula de drojdie se împarte., acum, că știți ce face drojdia atât de convenabilă pentru studiu, să aruncăm o privire de ce aceste creaturi mici au fost atât de importante din punct de vedere științific. Cu mult, mult timp în urmă, la începutul mileniului 6 î.HR., drojdia a fost implicată în fermentarea strugurilor pentru a face vin. Drojdia a jucat mai târziu un rol în coacerea pâinii în Egiptul antic. abia în 1856 Luis Pasteur a identificat S. cerevisiae ca fiind principalul microb de vinificație și coacere a pâinii., El a clasificat drojdia ca anaerob facultativ, care, în absența oxigenului, trece la fermentație, un proces care permite drojdiei să metabolizeze zaharurile și produce alcool ca produs secundar. În acest proces, piruvatul, produs prin glicoliză, este redus la acetilaldehidă, care este apoi, datorită conversiei NADH în NAD+, redusă la etanol, ingredientul definitoriu în vin. înainte de secolul 20, descoperirea proteinelor care reglează ciclul celular a fost găsită în drojdie de Hartwell și Nurse.,
ciclul celular este o serie de evenimente celulare care include replicarea și segregarea corespunzătoare a ADN-ului nuclear înainte ca o celulă să se dividă. Identificarea proteinei p și p-kinazei dependente, împreună cu schimbarea în abundența relativă a acestora prin interfază și mitoză, a sugerat că aceste proteine sunt de reglementare cheie de diviziune celulară., Natura extrem de conservată a acestor proteine face ca studiul lor în drojdie să fie valoros pentru înțelegerea rolului kinazelor dependente de ciclină în organismele multicelulare, cum ar fi dereglarea ciclului celular, care poate duce la diviziunea celulară necontrolată sau cancer.avansând la 15 ani mai târziu, Blackburn, Greider și Szostak au făcut studii revoluționare în înțelegerea telomerilor, precum și în descoperirea telomerazelor. Telomerii sunt secvențe repetitive de ADN la sfârșitul unui cromozom care împiedică degenerarea ADN-ului genomic., Adăugarea acestor secvențe repetitive este efectuată de telomeraze la capătul 3 ‘ flancat al cromozomului, iar completarea nucleotidelor este urmată de ADN polimerază în catena rămasă. Telomerii au implicații în îmbătrânire, deoarece aceste segmente de ADN devin mai scurte pe tot parcursul vieții unui organism.chiar mai recent, în 1992, Ohsumi și colegii săi au descoperit gene care reglează autofagia, un fel de reciclare a celulelor. În timpul înfometării cu nutrienți, organele consumabile sunt înghițite de un autofagozom., Autofagozomul se va fuziona apoi cu un lizozom, pentru a descompune în continuare proteinele organelare la aminoacizii esențiali pentru a face noi proteine. Autofagia este implicată în mecanismele celulare importante care protejează împotriva agenților patogeni invadatori și a creșterii tumorii. există o gamă largă de aplicații pentru studiul drojdiei. Drojdia poate fi, de exemplu, utilizată pentru a studia mitofagia, care este îndepărtarea mitocondriilor deteriorate de către autofagozomi. Acest proces are implicații în boli precum Alzheimer și Parkinson., În acest videoclip, autofagia este indusă în celulele de drojdie cu adăugarea de mediu de înfometare cu azot. Apoi, celulele sunt pregătite pentru microscopie fluorescentă, pentru a observa mitofagia în celulele înfometate cu azot. S. cerevisiae este utilizat pentru a exprima și purifica cantități mari de proteine, de exemplu proteina de reglementare a conductanței transmembranare a fibrozei chistice. În acest videoclip, celulele de drojdie care transportă plasmida CFTR sunt cultivate în culturi mari. Apoi, se efectuează centrifugarea celulelor pentru a separa microzomii., Microzomii sunt vase artifactuale formate din reticulul endoplasmatic atunci când celulele sunt perturbate. Izolarea și purificarea CFTR din microzomi va permite oamenilor de știință să studieze structura proteinei prin utilizarea unor metode cum ar fi cristalografia cu raze X. drojdia poate fi, de asemenea, utilizată ca sistem model pentru studiile genetice ale proteinelor de reparare a ADN-ului uman. Aceste proteine detectează și fixează ADN-ul deteriorat pentru a preveni proliferarea celulelor care poartă un genom defect, cum ar fi celulele canceroase., Aici vedeți autori care placează celule de drojdie cu proteina transformată de reparare a ADN-ului, WRN, pe plăci media selective. Morfologia celulară a mutanților pentru WRN poate fi vizualizată folosind microscopie fluorescentă, iar detectarea acestei proteine în lizat celular se realizează prin rularea unui gel proteic pentru analiza Western Blot.
tocmai ați urmărit introducerea lui JoVE la S. cereviae. În acest videoclip am analizat: istoria, biologia celulară și moleculară și aplicațiile biomedicale ale lui S. cerevisiae. Sperăm că v-a plăcut videoclipul nostru și vă încurajăm să îl împărtășiți cu un bud.