Saccharomyces cerevisiae, annars känd som bagerijäst, är en av de många modellorganismer som studerats i laboratorier över hela världen. Eftersom det är genomet har sekvenserats, är dess genetik lätt manipuleras, och det är lätt att underhålla i labbet, denna art av jäst har varit en ovärderlig resurs i förståelsen av grundläggande cellulära processer såsom celldelning och celldöd. Denna video kommer att ge dig en översikt över denna modell organism och dess brett spektrum av tillämpningar inom biologisk och biomedicinsk forskning.,
jäst tillhör domänen Eukaryota, som består av organismer med membranbundna kärnor, kallade eukaryoter. Tillsammans med svamp och mögel tillhör S. cerevisiae rikets svampar på grund av närvaron av en cellvägg gjord av kitin, en polysackaridpolymer som inte bara finns i svampar utan även i exoskeletonen av insekter och kräftdjur.
intressant är att många proteiner som finns i jäst delar liknande sekvenser med proteiner från sina kolleger eukaryoter., Dessa proteiner är ofta homologa, och deras liknande sekvenser indikerar att organismerna delar en gemensam förfader. Genom att undersöka funktionen hos ett givet protein i jäst får forskare insikt i proteinets funktion i högre eukaryoter, som oss, människor.
i naturen finns S. cerevisiae i varma, fuktiga miljöer, med en källa till socker nära till hands. En av dess favorit hänger ut fläckar är vingården, där den bor på druvhud.
– S., cerevisiae har en rund till ellipsoidformad ovoidform och är typiskt 5-10 mikrometer i diameter när den visualiseras med ett ljust fältmikroskop.
när de flesta eukaryota celler delar sig via mitos och cytokinesi, finns det en lika stor segregering av genetiskt material och cytoplasma i dotterceller. Å andra sidan genomgår S. cerevisiae celldelning genom en process som kallas spirande.
denna form av asexuell reproduktion innebär bildandet av en ny syntetiserad knopp från modercellen, som växer i storlek under hela cellcykeln tills cytokinesi., Till skillnad från typisk eukaryotisk celldelning är de två cellerna inte lika stora efter mitos.
nu när vi har lärt oss lite om S. cerevisiae som en organism, låt oss diskutera vad som gör det till ett bra modellsystem för forskning.
först växer jästceller snabbt och delar ungefär var 90: e minut. För det andra är de lätta att växa, och behöver bara enkel teknik och instrumentering för förökning. För det tredje har S. cerevisiae, som är den första eukaryotiska organismen som har hela genomet sekvenserat, alla sina gensekvenser som är offentligt tillgängliga via jästgenomdatabasen.,
genetisk manipulation av jäst är också extremt praktisk. De flesta S. cerevisiae vektorer, bärare av en DNA-sekvens av intresse, är shuttle vektorer. Shuttle vektorer är vanligtvis plasmider som kan föröka sig i två olika arter, såsom både E. coli och S. cerevisiae. Detta gör att molekylär kloning kan utföras i E. coli, säg att införliva genen för grönt fluorescerande protein från maneter i en skyttelvektor, som kan introduceras i jäst för att få dem att glöda.,
jäst integrativ plasmid är en typ av skyttelvektor som tillåter införlivande av främmande DNA i jästgenomet genom en process som kallas homolog rekombination. Homolog rekombination är ett utbyte av DNA mellan matchande eller liknande sekvenser som resulterar i en genetisk crossover mellan vektorn och värdgenomiskt DNA. Detta kan leda till att en gen slås ut, eller att en gen byts ut med en annan. Dessutom, eftersom homolog rekombination resulterar i integration i värdgenomet, fortsätter den genetiska förändringen efter att jästcellen delar sig.,
nu när du vet vad som gör jäst så bekvämt för studier, låt oss ta en titt på varför dessa små critters har varit så viktiga vetenskapligt. För länge sedan, i början av 6: e årtusendet f. Kr., var jäst involverad i jäsning av druvor för att göra vin. Jäst spelade senare en roll för att baka bröd i det gamla Egypten.
det var inte förrän 1856 som Luis Pasteur identifierade S. cerevisiae som den viktigaste vinframställningen och brödbakningsmikroben., Han klassificerade jäst som en fakultativ anaerobe, som i frånvaro av syre växlar till jäsning, en process som tillåter jäst att metabolisera sockerarter och producerar alkohol som en biprodukt. I denna process reduceras pyruvat, som produceras av glykolys, till acetylaldehyd, vilket sedan, tack vare omvandlingen av NADH till NAD+, reduceras till etanol, den definierande ingrediensen i vin.
hoppa framåt till 20-talet, upptäckten av proteiner som reglerar cellcykeln hittades i jäst av Hartwell och Sjuksköterska.,
cellcykeln är en serie cellulära händelser som inkluderar korrekt replikering och segregering av nukleärt DNA innan en cell delar sig. Identifieringen av proteincyklin och cyklinberoende Kinas, tillsammans med förändringen i deras relativa överflöd genom interfas och mitos, föreslog att dessa proteiner är viktiga regulatorer för celldelning., Den högt bevarade naturen hos dessa proteiner gör deras studie i jäst värdefull för att förstå rollen av cyklinberoende kinaser i multicellulära organismer, såsom dysregulering av cellcykeln, vilket kan leda till okontrollerad celldelning eller cancer.
avancera till 15 år senare, Blackburn, Greider och Szostak gjorde genombrottsstudier för att förstå telomerer samt upptäckten av telomeraser. Telomerer är repetitiva sekvenser av DNA i slutet av en kromosom som förhindrar genomisk DNA från degenerering., Tillsatsen av dessa repetitiva sekvenser utförs av telomeraser vid kromosomens 3 ’ flankerande ände, och komplementeringen av nukleotider följs av DNA-polymeras i den fördröjda strängen. Telomerer har konsekvenser i åldrande eftersom dessa DNA-segment blir kortare under en organisms livstid.
ännu mer nyligen, 1992 upptäckte Ohsumi och hans kollegor gener som reglerar autofagi, en slags cellåtervinning. Under näringshushållning är förbrukningsbara organeller uppslukade av en autofagosom., Autofagosomen kommer sedan att smälta med en lysosom, för att ytterligare bryta ner organellära proteiner till aminosyror som är nödvändiga för att skapa nya proteiner. Autofagi är involverad i de viktiga cellulära mekanismerna som skyddar mot invaderande patogener och tumörtillväxt.
det finns ett brett utbud av applikationer för studier av jäst. Jäst kan till exempel användas för att studera mitofagi, vilket är avlägsnandet av skadade mitokondrier av autofagosomer. Denna process har konsekvenser i sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons., I denna video induceras autophagy i jästceller med tillsats av kväve svält medium. Därefter framställs celler för fluorescensmikroskopi, för att observera mitofagi i kvävehungade celler.
S. cerevisiae används för att uttrycka och rena stora mängder proteiner, till exempel cystisk fibros transmembrane conductance regulatory protein. I den här videon odlas jästceller som bär CFTR-plasmiden i stora kulturer. Därefter utförs centrifugering av cellerna för att separera mikrosomerna., Mikrosomer är artefaktuella kärl som bildas från endoplasmatisk retikulum när celler störs. Isolering och rening av CFTR från mikrosomer gör det möjligt för forskare att studera proteinets struktur genom att använda metoder som röntgenkristallografi.
jäst kan också användas som modellsystem för genetiska studier av humana DNA-reparationsproteiner. Dessa proteiner detekterar och fixerar skadat DNA för att förhindra proliferation av celler som bär ett defekt genom, såsom cancerceller., Här ser du Författare plätering jästceller med det transformerade DNA-reparationsproteinet, WRN, på selektiva medieplattor. Cellmorfologi av mutanter för WRN kan visualiseras med hjälp av fluorescensmikroskopi, och detektering av detta protein i celllysat utförs genom att köra en proteingel för Western Blot-analys.
Du har just sett joves introduktion till S. cereviae. I den här videon granskade vi: historia, cell-och molekylärbiologi och biomedicinska tillämpningar av S. cerevisiae. Vi hoppas att du haft vår video, och vi uppmuntrar dig att dela den med en knopp.