Maya Üremesi

Basit bir tek hücreli ökaryot olmasına rağmen, Saccharomyces cerevisiae, hücre döngüsü gibi hücresel süreçleri bizim gibi daha yüksek mertebedeki ökaryotlarda bulunanlara benzediği için değerli bir model organizma görevi görür. Maya hücre döngüsünde, hücre büyümesi ve hücre bölünmesi birbirine sıkı sıkıya bağlıdır ve besin konsantrasyonu gibi faktörlere bağımlıdır. Çevresel ipuçlarına bağlı olarak maya, yeni hücreler üretmek için eşyseysiz veya eşeyli üreme gerçekleştirebilir. Bu video, size maya hücre döngüsü ve S. cerevisiae'deki farklı üreme biçimleri hakkında genel bir bakış sunacaktır.

Hücre döngüsü hakkındaki bilgilerimizi hızlıca tazeleyelim. G1, S ve G2 alt evrelerinden oluşan İnterfaz ve M evresi veya Mitoz olmak üzere iki ana aşama vardır. Bildiğiniz gibi mitoz, hücre bölünmesinin önemli bir bileşenidir ve mayalar, tomurcuklanma olarak bilinen eşeysiz bir üreme mekanizması aracılığıyla asimetrik olarak bölünmeleri bakımından sıra dışıdırlar.

G1 evresinde hücreler, "START" noktasında hücre döngüsüne girerler. Tomurcuklar S evresinde belirir ve mitoz da dahil olmak üzere hücre döngüsünün geri kalanı boyunca büyümeye devam ederler. Sitokinez tamamlandığında, sitoplazmanın eşitsiz bölünmesi daha küçük bir yavru hücre oluşturur. Ana hücre için ne yazık ki, hücre bölünmesinin gerçekleştiği bölgede görünür izler kalır. Ancak bilim insanları için şanslı olan durum, hücre duvarı bileşeni olan kitinin floresan işaretlemesinin, araştırmacıların bir maya hücresinin tomurcuklanma paternini incelemesine ve kaç kez bölündüğünü tahmin etmesine olanak tanımasıdır.

Yeni oluşmuş bir hücre, besin maddelerinin varlığında, belirli koşullar karşılanana ve "START" adı verilen bir hücre döngüsü kontrol noktasına veya kısıtlama noktasına ulaşana kadar G1 evresinde büyür. Hücreler "START" noktasını geçtiklerinde, hücre döngüsünün geri kalanına bağlanmış olurlar ve tekrar bölüneceklerdir. Ancak bu kontrol noktasına ulaşılmadan önce mayalar mayoz bölünme ve ardından gelen eşeyli üreme geçirebilirler.

Peki, maya gibi tek hücreli bir ökaryot neden eşeyli üreme gerçekleştirmeye ihtiyaç duysun?

Muhtemelen daha önce öğrendiğiniz gibi, eşeyli üreme, organizma popülasyonuna varyasyon kazandırmanın bir yoludur ve bu da hayatta kalmayı teşvik eder.

Çiftleşen maya türleri, yumurta veya sperm hücreleri gibi genomun tek bir kopyasını içeren haploiddir. Mat a ve Mat alpha olmak üzere iki haploid çiftleşme tipi vardır ve bu hücreler, diploid mayalar gibi tomurcuklanarak eşeysizce çoğalabilirler.

Bu çiftleşme tiplerinin her biri feromonlar salgılar. Mat a "a faktörü" salgılarken, Mat alpha "alpha faktörü" salgılar. Feromonlar karşıt çiftleşme tipleri tarafından algılanır ve haploid mayanın uzayarak şmu (schmoo) evresine girmesine ve şekil değiştirmesine neden olur.

Bu evre sırasında, iki haploid hücre hücre-hücre teması kurana kadar birbirlerine doğru büyümeye devam ederler. Ardından gerçekleşen hücre-hücre ve nükleer füzyon, zigotun oluşumuyla sonuçlanır. Yeni oluşan zigot daha sonra mitotik hücre döngüsüne yeniden girerek ilk diploid tomurcuğunu oluşturur. Zigotlar, tomurcuklu veya tomurcuksuz, dambıl şeklinde hücreler olarak görünürler.

Haploidlerin başlangıçta nasıl üretildiğini merak ediyor olabilirsiniz. Cevabı basittir: mayoz. Muhtemelen bildiğiniz üzere, başlangıçtaki kromozomal duplikasyonu takiben mayoz

ana hücrenin sahip olduğu kromozom sayısının yarısına sahip yavru hücrelerle sonuçlanır. Mayalar çevresel stres koşulları altındayken, sporülasyon olarak bilinen bir mayoz biçimi gerçekleşir.

Sporülasyon sırasında, her çiftleşme tipi için haploid sporlar üretilir ve bunlar, burada sarı dairelerle gösterildiği gibi, askus adı verilen dayanıklı membranöz bir yapı içinde tutulur. Çevresel koşullar iyileştiğinde, sporlar askustan salınır. Buradan itibaren Mat a ve Mat alpha haploid hücrelerine gelişirler ve eşeyli üreme döngüsünü bir kez daha gerçekleştirirler.

Maya reprodüksiyonuna aşina olduğunuza göre, bu sürecin daha ileri çalışmalara nasıl uygulanabileceğine bir göz atalım.

Maya reprodüksiyonunu anlamak, örneğin çoklu mutasyonlara sahip maya suşlarının oluşturulması gibi genetik deneyler için temel teşkil eder. Bu videoda, iki farklı haploid suşun, Mat a ve Mat alpha'nın bir agar plak üzerinde karıştırıldığını ve ardından çiftleşme ve diploid oluşumuna izin vermek için inkübe edildiğini görebilirsiniz. Daha sonra bunlar, yalnızca diploidlerin büyümesine izin verecek seçici besiyerlerine replika plaka yöntemiyle aktarılır. Diploidler daha sonra besin açısından fakir besiyerlerinde sporülasyona uğratılabilir, sonuçta oluşan haploid sporlar bir mikromanipülatör ile ayrıştırılabilir ve bir agar plak üzerine matris düzeninde ekilebilir. Haploid genotipler, PCR veya seçici besiyerlerinde büyüme yoluyla doğrulanabilir.

Maya hücrelerinin replikatif yaşam süresinin incelenmesiyle yaşlanma çalışmaları da yürütülebilir. Replikatif yaşam süresi, bir hücrenin ömrü boyunca geçirdiği tomurcuklanma sayısıdır. Tek bir maya hücresi, ölmeden önce yaklaşık 30 tomurcuk üretebilir. Burada, maya yaşam süresini zaman içinde analiz etmek amacıyla bir yavru hücreyi ana hücreden ayırmak için bir mikromanipülatörün kullanıldığını görebilirsiniz. Bir replikatif yaşam süresi deneyinden elde edilen ham veriler, her bir ana hücre tarafından her yaş noktasında üretilen yavru hücrelere karşılık gelen bir sayı listesidir.

Protein konsantrasyonu gibi hücresel süreçlerin bir fonksiyonu olarak hücre morfolojisinin gelişimi, tomurcuklanan mayalarda çalışılabilir. Burada, fenotipe özgü kusurları görselleştirmek için hücrelerin mikroskopiye hazırlanışını görüyorsunuz. Bu hızlandırılmış videoda, hücrelerin birbirinden ayrılamadığını gösteren ve hücre bölünmesinde bir kusura işaret eden çoklu tomurcukların oluştuğu görülmektedir.

Saccharomyces cerevisiae'nin üremesine dair JoVE giriş videosunu izlediniz. Bu videoda maya hücre döngüsünden bahsettik ve bu türün eşeylemesiz ve eşeyli üreme yaşam döngülerine değindik. İzlediğiniz için teşekkürler ve shmoo'nuzu unutmayın!