Хотя обмен генетическим материалом между двумя ячейками является центральным событием в половом размножении, он опирается на цепи событий, которые способствуют дифференциации клеток, позволяют по выбору партнера, осуществляют слияние клеток клеток и поддержания стабильности генома. Таким образом, половой жизненный цикл представляет себя в качестве модельной системы для изучения ряда биологических вопросов , связанных с развитием коммутаторов, реакция на внешние раздражители, плазма слияния мембран, сегрегации хромосом и т.д. исследуя делящихся дрожжей полового цикла для изучения этих явлений приносит выгоды от мощные генетика Модель системы, устоявшихся высокой пропускной способности подходов и утонченный микроскопии. Секс в делящихся дрожжей является гетеротипичной событие между Р-клетки и М-клетки различных типов спаривания. Эти два типа клеток дифференцированно выражают ряд генов , в том числе 1,2 для производства секретируемого Р- и М-феромоны, феромонов-рецепторов Map3 и Mam2, а также феромона-протеяSES Sxa1 и Sxa2. Homothallic штаммы, такие как обычно используемые H90 штамма, несут генетическую информацию для обоих типов спаривания в одном геноме , и клетки претерпевают сложную картину переключения типа спаривания на протяжении митотического жизненного цикла (см. Обзор 3). Множественные изоляты гетероталличных делящихся дрожжей , которые редко или никогда не переключать тип спаривания также обычно используются 4, наиболее заметно Н + N (P-типа) и Н (М -S-типа) штаммов.
В делящихся дрожжей, вступление в половой жизненный цикл находится под строгим питательного регулирования. Только азотные голодали дрожжевые клетки деления задержать митотическую воспроизводства и производят диффундирующего феромоны , чтобы сигнализировать наличие брачного партнера и продвигать дальнейшие шаги полового цикла (см. Обзор 5). лишение азота де-репрессирует ключевым регулятором транскрипционный спариванию Ste11, который действует в качестве переключателя развития и способствует еXpression скрещивания специфических генов , включая рецептор феромона и феромона генов производства 6,7. Взаимодействие с феромонами-рецептор активирует рецептор белка связью G-альфа и вниз по течению сигнализации МАРК , который дополнительно усиливает Ste11 транскрипционную активность 8-10, тем самым увеличивая выработку феромонов в положительной обратной связи между брачных партнеров. Уровни Феромонные имеют решающее значение , чтобы побудить различные состояния клеточной поляризации путем регулирования главного организатора клеточной полярности, в Rho-семейства GTPase Cdc42 11. При воздействии низких концентрациях феромонов, активный Cdc42, визуализируется в динамических пластырей, исследующих периферию клетки, а не роста клеток не наблюдается на данном этапе. Повышенные уровни феромона способствовать стабилизации активности Cdc42 в одной зоне и роста поляризованной проекции, называют Shmoo, который приносит партнерам клетки в контакте. Впоследствии два гаплоидных партнеры сопрягаемые сплавить, чтобы сформировать диплоидные зиготы. Последние работы показывает, тысе существование нового структуры актина , необходимой для слияния , который собран с помощью сопрягаемой-индуцированной формина Fus1 12. Этот слитый фокус концентратов типа V миозина зависимые процессы и позиционирует клеточной стенки машины деградации, таким образом , позволяя ремоделирование клеточной стенки , чтобы обеспечить контакт с плазматической мембраной без лизиса клеток 12. После слияния клетка-клетка, ядра вступают в контакт и подвергаются кариогамии. Известный динеин-зависимой возвратно-поступательное движение ядра внутри зиготы (лошадь хвост движения) , а затем способствует спаривание хромосом гомологов 13,14, за которым следует мейоза. И, наконец, четыре продукты мейоза упаковывают в индивидуальные споры во время споруляции.
Из-за своей сложности и многочисленных этапов, детальный мониторинг вязки была сложной. Два заметных трудностей в том, что весь процесс занимает хорошо более пятнадцати часов, и что клетки трудно синхронизировать. Эти difficulties обходят с помощью подходов микроскопии одноклеточных. Здесь общий протокол для исследования половой жизненный цикл у делящихся дрожжей представлен. С незначительными изменениями, этот протокол позволяет исследовать все различные этапы процесса, а именно индукции продукта гена спаривания, поляризации клеток и спаривания между сестринских клеток после переключения типа спаривания и между партнерами, не сестра, слияния клетка-клетка, и пост-фьюжн хвощ движения, мейоза и спорообразование. Этот метод позволяет 1) легко визуализировать флуоресцентно меченных белков с течением времени до, во время и после слияния; 2) различать поведение клеток противоположного типа спаривания; и 3) измерения и количественной оценки таких параметров, как shmooing, вязки, фьюжн или эффективность спорообразования.