Dzisiaj pokażemy Państwu, jak oczyścić kwasy nukleinowe z Saccharomyces cerevisiae, znanego również jako drożdże piekarskie. Kwasy nukleinowe mogą obejmować DNA lub RNA. W tym filmie omówiona zostanie izolacja tych cząsteczek z komórek drożdży za pomocą rozdziału fazowego i chromatografii.
Choć istnieje wiele różnych metod oczyszczania kwasów nukleinowych z drożdży, większość z nich obejmuje te same kroki początkowe.
Komórki drożdży są najpierw namnażane poprzez wybranie pojedynczej kolonii z płytki i zaszczepienie jej w pożywce YPD. Mieszaninę należy hodować przez noc w temperaturze 30 °C w inkubatorze wytrząsowym lub obrotowym.
Komórki drożdży należy zebrać w środkowej fazie logarytmicznej wzrostu, aby zoptymalizować wydajność. Drożdże w fazie logarytmicznej wzrostu zazwyczaj mają wartość gęstości optycznej lub "OD" wynoszącą 0,5-1 przy pomiarze przy długości fali 600 nm. Gdy komórki osiągną odpowiednią gęstość optyczną, są wirowane w celu utworzenia osadu, a następnie resuspenderowane w buforze lizującym, aby doszło do rozpadu komórek.
Jednym z najtrudniejszych aspektów izolacji kwasów nukleinowych z drożdży jest rozbicie ich odpornych ścian komórkowych. Ścian komórkowych można pozbyć się za pomocą kombinacji technik enzymatycznych i fizycznych. Zniszczenie ściany komórkowej powoduje przekształcenie drożdży w komórki sferyczne zwane sferoplastami, które można lizować za pomocą standardowych technik lizy komórkowej.
Sferoplasty są zazwyczaj lizowane za pomocą detergentów chemicznych, takich jak dodecylosiarczan sodu lub SDS, które rozkładają błony komórkowe. Komórki można również homogenizować. Na przykład do komórek można dodać szklane kuleczki i homogenizować je poprzez wstrząsanie na wortexie. Alternatywnie ściany komórkowe można rozbić za pomocą dźwięków o ultrawysokiej częstotliwości, używając sonikatora, aby wspomóc proces lizy.
Jak wspomniano, wszystkie procedury oczyszczania kwasów nukleinowych z drożdży obejmują podobne etapy namnażania, zbierania i lizowania komórek drożdży, jednak po zlizowaniu komórek można zastosować kilka różnych metod izolacji kwasów nukleinowych. Kwasy nukleinowe można oczyszczać poprzez wiązanie kolumnowe lub rozdział fazowy.
DNA i RNA najlepiej izolować za pomocą wiązania na kolumnach krzemionkowych. Kwasy nukleinowe wiążą się z kolumną poprzez wymianę anionową i mogą zostać z niej eluowane po oddzieleniu od innych składników komórkowych.
Rozdział fazowy opiera się na zasadzie, że roztwory o różnych właściwościach mogą być wykorzystywane do oczyszczania lub zagęszczania określonych białek lub kwasów nukleinowych w zależności od ich rozpuszczalności. Dodatek chloroformu rozdziela zawiesinę składników komórkowych na dwie różne fazy: wodną i organiczną. Faza organiczna zawiera białka, natomiast faza wodna zawiera kwasy nukleinowe. DNA można następnie wytrącić z fazy organicznej poprzez dodanie etanolu.
Kwasy nukleinowe można wyizolować z drożdży, stosując protokół wiązania kolumnowego. W pierwszej kolejności komórki są namnażane, a następnie zbierane poprzez wirowanie.
Nadpłyn jest usuwany i odrzucany, podczas gdy osad komórkowy resuspendsuje się w buforze zawierającym enzymy, miesza na wortexie i inkubuje aż do strawienia ścian komórkowych. Podczas optymalizacji obróbki enzymatycznej proces trawienia ścian komórkowych i formowanie sferoplastów można zweryfikować za pomocą mikroskopii. Po strawieniu ścian komórkowych do komórek dodaje się bufor lizujący, a mieszaninę miesza na wortexie.
Zlizowane komórki należy odwirować w celu oczyszczenia mieszaniny z debris, pozostawiając DNA, małe cząsteczki oraz białka rozpuszczalne w nadpłynie. Nadpłyn nanosi się na kolumnę krzemionkową, a następnie umożliwia się związanie kwasów nukleinowych poprzez wirowanie, co pozwoli na usunięcie większości rozpuszczalnych zanieczyszczeń.
Etapy przemywania przeprowadza się przy użyciu etanolu lub buforu o wysokim stężeniu soli, aby usunąć pozostałe zanieczyszczenia z związanych kwasów nukleinowych. Na koniec DNA lub RNA elui się wodą lub buforem o niskiej zawartości soli. Należy upewnić się, że użyty bufor lub woda są wolne od enzymów DNAse i RNAse.
Kwasy nukleinowe izolowane z drożdży mają różnorodne zastosowania w zależności od konkretnego celu eksperymentalnego. DNA izolowane z drożdży może być wykorzystywane w wielu różnych technikach biologii molekularnej, takich jak: PCR, southern blotting lub trawienie enzymami restrykcyjnymi.
Zmiany w ekspresji genów można zidentyfikować za pomocą procesu znanego jako analiza mikromacierzy, w której wykorzystuje się macierze genowe, takie jak ta.
W przypadku posiadania dwóch kultur drożdży – jednej eksponowanej na nadtlenek wodoru i jednej kontrolnej – z kultur tych można wyizolować mRNA i poddać go hybrydyzacji na szkiełkach z mikromacierzą. Następnie analizuje się szkiełka i identyfikuje geny modyfikowane przez stres oksydacyjny.
W tym filmie badacze wykorzystują system robotyczny do przygotowania biblioteki mutantów drożdży w obrębie całego genomu, które służą do oceny funkcji genów. Dzięki wstawieniu specyficznie zaprojektowanych sekwencji, zwanych kodami kreskowymi genetycznymi, do genów, DNA genomiczne ze szczepów mutantów może być ekstrahowane z 4 000 do 6 000 osobników jednocześnie i poddawane analizie mikromacierzy lub sekwencjonowaniu. Na podstawie względnej liczności sekwencji kodów kreskowych można określić przystosowanie każdego mutanta w wielu różnych warunkach eksperymentalnych.
Właśnie obejrzeli Państwo film JoVE na temat izolacji kwasów nukleinowych z drożdży. Powinni Państwo teraz rozumieć podstawowe aspekty oczyszczania kwasów nukleinowych, takie jak przygotowanie komórek drożdży do lizy oraz sposób przeprowadzania różnych procedur ekstrakcji i izolacji. Jak zawsze, dziękujemy za uwagę!
Jedną z wielu zalet wykorzystania drożdży jako systemu modelowego jest możliwość oczyszczenia z hodowlanych komórek dużych ilości biomakromolekuł, w t…
Rozdziały w tym filmie
0:00
Overview
0:35
Principles Behind Separating Nucleic Acids from Yeast
3:33
Procedure for Isolating Nucleic Acids Using Column Binding
4:55
Applications
6:22
Summary
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.