Maya Üreme

Basit bir tek hücreli ökaryot olmasına rağmen, Saccharomyces cerevisiae, hücre döngüsü gibi hücresel süreçleri, bizim gibi daha yüksek dereceli ökaryotlarda bulunanlara benzediği için değerli bir model organizma olarak hizmet eder. Maya hücre döngüsünde, hücre büyümesi ve hücre bölünmesi sıkı sıkıya bağlıdır ve besin konsantrasyonu gibi faktörlere bağlıdır. Çevresel ipuçlarına bağlı olarak, maya yeni hücreler üretmek için eşeysiz veya eşeyli üremeye uğrayabilir. Bu video size S. cerevisiae'deki maya hücre döngüsü ve farklı üreme biçimleri hakkında genel bir bakış sağlayacaktır.

Hücre döngüsü hakkındaki bilgilerimizi hızlıca tazeleyelim. G1, S ve G2 alt fazlarından oluşan Interphase olmak üzere iki ana faz vardır; ve M fazı veya Mitoz. Bildiğiniz gibi, mitoz, hücre bölünmesinin önemli bir bileşenidir ve mayalar, tomurcuklanma olarak bilinen eşeysiz üreme mekanizması yoluyla asimetrik olarak bölünmeleri bakımından kendine özgüdür.

G1 fazında, hücreler "BAŞLANGIÇ" noktasında hücre döngüsüne bağlanırlar. Tomurcuklar S fazı sırasında ortaya çıkar ve mitoz da dahil olmak üzere hücre döngüsünün geri kalanı boyunca büyümeye devam eder. Sitokinez tamamlandığında, sitoplazmanın eşit olmayan bölünmesi daha küçük bir yavru hücre verir. Ne yazık ki ana hücre için, hücre bölünmesi bölgesinde gözle görülür yara izi oluşur. Neyse ki, bilim adamları için, hücre duvarı bileşeni kitinin floresan etiketlemesi, araştırmacıların bir maya hücresinin tomurcuklanma modelini incelemesine ve kaç kez bölündüğünü tahmin etmesine olanak tanır.

Yeni oluşan bir hücre, belirli koşullar yerine getirilene ve bir hücre döngüsü kontrol noktasına veya "BAŞLAT" adı verilen kısıtlama noktasına ulaşılana kadar, besinlerin varlığında G1 fazında büyüyecektir. Hücreler "BAŞLAT" dan geçtikten sonra, hücre döngüsünün geri kalanına bağlı kalırlar ve tekrar bölünürler. Bununla birlikte, bu kontrol noktasına ulaşılmadan önce, maya mayoz bölünme ve ardından eşeyli üreme geçirebilir.

Şimdi neden maya gibi tek hücreli bir ökaryotun eşeyli üremeye ihtiyacı olsun?

Daha önce öğrenmiş olabileceğiniz gibi, eşeyli üreme, hayatta kalmayı destekleyen bir organizma popülasyonunda çeşitlilik yaratmanın bir yoludur.

Çiftleşen maya türü, yumurta veya sperm hücreleri gibi genomun bir kopyasını içeren haploidlerdir. Mat a ve Mat alfa olmak üzere iki haploid çiftleşme türü vardır ve bu hücreler diploid maya gibi eşeysiz olarak tomurcuklanabilir ve çoğalabilir.

Bu çiftleşme türlerinin her biri feromon salgılar. Mat a "a faktörünü" serbest bırakır ve Mat alfa "alfa faktörünü" serbest bırakır. Feromonlar, zıt çiftleşme türleri tarafından tespit edilir ve haploid mayanın uzayarak ve schmoo fazına girerek şekil değiştirmesine neden olur.

Bu aşamada, iki haploid, hücre-hücre teması sağlanana kadar birbirine doğru büyümeye devam eder. Sonraki hücreden hücreye ve nükleer füzyon, zigot oluşumu ile sonuçlanır. Yeni ortaya çıkan zigot daha sonra mitotik hücre döngüsüne yeniden girer ve ilk diploid tomurcuğuna yol açar. Zigotlar, tomurcuklu veya tomurcuksuz dambıl şeklinde hücreler görünecektir.

İlk etapta haploidlerin nasıl üretildiğini merak ediyor olabilirsiniz. Cevap basit: mayoz. Muhtemelen zaten biliyorsunuzdur ki, başlangıçtaki kromozomal duplikasyonun ardından mayoz

, ana hücrenin yarısı kadar kromozom sayısına sahip yavru hücrelerle sonuçlanır. Maya çevresel olarak stresli koşullar altında olduğunda, sporülasyon olarak bilinen bir mayoz bölünme şekli gerçekleşir.

Sporülasyon sırasında, her çiftleşme türü için haploid sporlar üretilir ve burada sarı dairelerle gösterildiği gibi ascus adı verilen sert bir zarlı yapıda bulunur. Çevresel koşullar iyileştiğinde, sporlar ascustan salınır. Oradan, Mat a ve Mat alfa haploid hücrelerine dönüşürler ve bir kez daha cinsel üreme döngüsünden geçerler.

Artık maya üremesine aşina olduğunuza göre, bir göz atalım ve bu işlemin daha sonraki çalışmalar için nasıl uygulanabileceğini görelim.

Maya üremesini anlamak, örneğin çoklu mutasyonlara sahip maya suşları üretmek gibi genetik deneylerin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu videoda, Mat a ve Mat alpha olmak üzere iki farklı haploid suşun bir agar plakası üzerinde karıştırılmasını ve ardından çiftleşme ve diploid oluşumuna izin vermek için inkübasyonu görebilirsiniz. Daha sonra, yalnızca diploid büyümesine izin verecek seçici ortam üzerine çoğaltılırlar. Diploidler daha sonra besin eksikliği olan ortamlarda sporlanabilir, elde edilen haploid sporlar bir mikromanipülatör ile diseke edilebilir ve bir matris modelinde bir agar plakasına ekilebilir. Haploid genotipler, PCR veya seçici besiyerinde büyüme ile doğrulanabilir.

Yaşlanma çalışmaları, maya hücrelerinin replikatif ömrünü inceleyerek de yapılabilir. Replikatif yaşam süresi, bir hücrenin ömrü boyunca geçirdiği tomurcuklanma sayısıdır. Tek bir maya hücresi ölmeden önce 30 veya daha fazla tomurcuk üretebilir. Burada, zaman içinde maya ömrünü analiz etmek için bir yavru hücreyi ana hücreden ayırmak için bir mikromanipülatörün kullanıldığını görebilirsiniz. Replikatif bir yaşam süresi deneyi tarafından üretilen ham veriler, her bir ana hücre tarafından her yaş noktasında üretilen yavru hücrelere karşılık gelen sayıların bir listesidir.

Protein konsantrasyonu gibi hücresel süreçlerin bir fonksiyonu olarak hücre morfolojisinin gelişimi, tomurcuklanan mayada incelenebilir. Burada, belirli fenotipe özgü kusurları görselleştirmek için mikrokopya için hücrelerin hazırlanmasını görüyorsunuz. Bu hızlandırılmış videoda, hücrelerin birbirinden ayrılamadığını gösteren ve hücre bölünmesinde bir kusur olduğunu gösteren çoklu tomurcuklar oluşuyor.

JoVE'nin Saccharomyces cerevisiae'nin üremesine giriş sürecini izlediniz. Bu videoda, maya hücresi döngüsünden bahsettik ve bu türün eşeysiz ve eşeyli üreme yaşam döngülerine değindik. İzlediğiniz için teşekkürler ve shmoo'nuzu unutmayın!