Una introducción a Saccharomyces cerevisiae

Biology I

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Summary

Saccharomyces cerevisiae (comúnmente conocido como levadura del panadero) es una eucariotas unicelulares que se utilizan con frecuencia en la investigación científica. S. cerevisiae es un organismo modelo atractivo debido a que se ha secuenciado su genoma, su genética se manipulan fácilmente y es muy fácil de mantener en el laboratorio. Dado que muchas proteínas de la levadura son similares en secuencia y función a las encontradas en otros organismos, estudios realizados en levadura nos pueden ayudar a determinar cómo un gen particular o proteína funciona en eucariotas superiores (incluidos a los humanos).

Este video proporciona una introducción a la biología de este organismo modelo, cómo se descubrió y por qué laboratorios en todo el mundo la han seleccionado como su modelo de elección. Estudios anteriores realizados en S. cerevisiae que han contribuido a nuestra comprensión de importantes procesos celulares tales como el ciclo celular, el envejecimiento y la muerte celular también se discuten. Finalmente, el video describe algunas de las muchas maneras en que las células de levadura se ponen a trabajar en la moderna investigación científica, incluyendo la purificación de proteínas y el estudio de ADN reparación de mecanismos y otros procesos celulares relacionados con enfermedades de Alzheimer y el Parkinson .

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Elementos esenciales de la biología I: levadura, Drosophila y C. elegans . Una introducción a Saccharomyces cerevisiae. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Saccharomyces cerevisiae, también conocido como levadura, es uno de los muchos organismos modelo en laboratorios en todo el mundo. Ya se ha secuenciado su genoma, su genética se manipulan fácilmente y es fácil de mantener en el laboratorio, esta especie de levadura ha sido un recurso invaluable en la comprensión de los procesos celulares como la división celular y muerte celular. Este video le dará una visión general de este organismo modelo y su amplia gama de aplicaciones en investigación biológica y biomédica.

Levadura pertenecen al dominio Eukaryota, que está conformada por organismos con membrana-limite los núcleos, denominados eucariotas. Junto a hongos y mohos, S. cerevisiae pertenece a los hongos del Reino debido a la presencia de una pared celular hecha de quitina, un polímero de polisacárido que se encuentra en los hongos, sino también en los exoesqueletos de insectos y crustáceos.

Curiosamente, muchas proteínas que se encuentran en secuencias similares de parte de levadura con las proteínas de su compañero eucariotas. Estas proteínas suelen ser homólogas, y sus secuencias similares indican que los organismos comparten a un ancestro común. Investigando la función de una proteína dada en levadura, los investigadores ganan la penetración en función de la proteína en eucariotas superiores, como nosotros, los seres humanos.

En la naturaleza, S. cerevisiae se encuentra en ambientes cálidos, húmedos, con una fuente de azúcar a mano. Uno de su favoritos colgar hacia fuera puntos es el viñedo, donde habita en la piel de la uva.

S. cerevisiae tiene una forma ovoide a elipsoidal y es típicamente 5-10 micrómetros de diámetro cuando es visualizado mediante un microscopio de campo brillante.

Cuando las células eucariotas más se dividen por mitosis y citocinesis, hay una igual segregación del material genético y el citoplasma en las células hijas. Por otra parte, S. cerevisiae sufre división celular a través de un proceso llamado gemación.

Esta forma de reproducción asexual consiste en la formación de un brote recién sintetizado de la célula madre, que crece en tamaño a lo largo del ciclo celular hasta la citocinesis. A diferencia de la división de célula eucariota típica, no son iguales en tamaño después de la mitosis las dos células.

Ahora que hemos aprendido un poco acerca de S. cerevisiae como organismo, vamos a discutir lo que la hace un sistema de gran modelo para la investigación.

En primer lugar, las células de levadura crecen rápidamente y dividen aproximadamente cada 90 minutos. En segundo lugar, son fáciles de crecer y necesitan instrumentación y técnica simple para la propagación. En tercer lugar, siendo el primer organismo eucariótico que su genoma completo secuenciado, tiene todas sus secuencias del gene públicamente disponibles a través de la base de datos del genoma de la levadura S. cerevisiae .

Manipulación genética de la levadura también es muy práctico. La mayoría de S. cerevisiae de vectores, portadores de una secuencia de ADN de interés, son vectores de transporte. Vectores de transporte suelen ser plásmidos que pueden propagarse en dos diferentes especies, como e. coli y S. cerevisiae. Esto permite clonación molecular llevar a cabo en e. coli, digamos incorporar el gen para la proteína verde fluorescente de medusas en un vector de la lanzadera, que puede ser introducido en la levadura para hacerlos brillar.

El plásmido integrativo de la levadura es un tipo de vector de la lanzadera que permite la incorporación de ADN extraño en el genoma de la levadura a través de un proceso denominado recombinación homóloga. Recombinación homóloga es un intercambio de ADN entre secuencias coincidentes o similares que resulta en un cruce genético entre el vector y el anfitrión DNA genomic. Esto puede causar un gen para ser eliminado, o un gen para intercambiar con el otro. Además, puesto que la recombinación homóloga resultados en integración en el genoma del anfitrión, el cambio genético persiste después de la célula de levadura se divide.

Ahora que ya sabe lo que hace tan conveniente para el estudio de la levadura, vamos a echar un vistazo a por qué estos bichos poco han sido tan importantes científicamente. Un largo, largo tiempo atrás, en principios del 6 º milenio A.C., la levadura estaba implicada en la fermentación de las uvas para hacer vino. Levaduras más tarde desempeñó un papel de hornear pan en el antiguo Egipto.

No fue hasta 1856 que Luis Pasteur identificó S. cerevisiae como clave elaboración y horneado de pan microbio. Él clasifica la levadura como un anaerobio facultativo, que, en ausencia de oxígeno, pasa a la fermentación, un proceso que permite a la levadura a metabolizar los azúcares y produce alcohol como un subproducto. En este proceso, el piruvato, que es producido por la glucólisis, se reduce a acetylaldehyde, que luego, gracias a la conversión de NADH a NAD +, reducido a etanol, el ingrediente definitorio vino.

Salto adelante del siglo XX, el descubrimiento de las proteínas que regulan el ciclo celular fueron encontrados en la levadura por Hartwell y enfermera.

El ciclo celular es una serie de eventos celulares que incluye la correcta replicación y segregación del ADN nuclear antes de una célula se divide. La identificación de la proteína ciclina y dependiente de ciclina quinasa, junto con el cambio en su abundancia relativa a través de la interfase y la mitosis, sugiere que estas proteínas son reguladores claves de la división celular. La naturaleza altamente conservada de estas proteínas hace que su estudio en la levadura valiosa para entender el papel de Quinasas Ciclina-dependientes en los organismos multicelulares, tales como la desregulación del ciclo celular, que puede conducir a la división celular incontrolada, o cáncer.

Avanzar a 15 años más tarde, Blackburn, Greider y Szostak hizo estudios de avance en los telómeros de comprensión así como el descubrimiento de telomerases. Los telómeros son secuencias repetitivas de ADN en el extremo de un cromosoma que impiden que una degeneración del ADN genómico. La adición de estas secuencias repetitivas se lleva a cabo por telomerases en los 3' que flanquea el extremo del cromosoma, y complementación de los nucleótidos es seguido por la polimerasa de ADN en el filamento del revestimiento termoaislante. Los telómeros tienen implicaciones en el envejecimiento como estos segmentos de ADN más cortas a lo largo de toda la vida de un organismo.

Incluso más recientemente, en 1992, Oshumi y sus colegas descubrieron genes que regulan la autofagia, una especie de reciclaje de celulares. Durante hambre de nutrientes, fungibles orgánulos son envuelto por un autophagosome. El autophagosome entonces fusible con un lisosoma para más romper organellar proteínas a aminoácidos esenciales para la fabricación de nuevas proteínas. Autofagia participa en los mecanismos celulares importantes que protegen contra la invasión de patógenos y el crecimiento del tumor.

Hay una amplia gama de aplicaciones para el estudio de la levadura. Levadura puede, por ejemplo, utilizarse para el estudio de mitofagia, que es la eliminación de las mitocondrias dañadas por autophagosomes. Este proceso tiene implicaciones en enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. En este video, es inducida la autofagia en las células de levadura con la adición de medio hambre de nitrógeno. A continuación, las células se preparan para microscopía de fluorescencia, para observar la mitofagia en hambre de nitrógeno de las células.

S. cerevisiae se utiliza para expresar y purificar grandes cantidades de proteínas, por ejemplo la fibrosis quística conductancia transmembrana regulador de la proteína. En este video, las células de levadura llevan el plásmido CFTR se cultivan en grandes culturas. A continuación, centrifugación de las células se lleva a cabo para separar los microsomas. Los microsomas son artifactual formado por el retículo endoplásmico cuando se interrumpen las células. Aislamiento y purificación de CFTR de microsomas permitirá a los científicos estudiar la estructura de la proteína mediante métodos como Cristalografía de rayos x.

La levadura puede utilizarse también como sistema modelo para estudios genéticos de proteínas de reparación de ADN humanos. Estas proteínas detectan y reparar el ADN dañado para evitar la proliferación de las células con un genoma defectuoso, como las células cancerosas. Aquí se puede apreciar a autores plateando las células de levadura con la transformada ADN reparación proteína WRN, en placas de medios selectivos. Morfología de la célula de los mutantes para AVS puede ser visualizado mediante microscopía de fluorescencia, y detección de esta proteína en el lisado celular se lleva a cabo mediante la ejecución de un gel de proteínas para análisis de Western Blot.

Sólo ha visto introducción de Zeus a S. cereviae. En este video repasamos: la historia de la célula y biología molecular y aplicaciones biomédicas de S. cerevisiae. Esperamos te haya gustado nuestro video, y os animamos a compartir con un brote.

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