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Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans

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출아형효모 소개

Overview

사카로미세스 세레비시아(일반적으로 제빵사의 효모라고도 함)는 과학 연구에서 자주 사용되는 단세포 진핵생물입니다. S. cerevisiae는 그것의 게놈이 순서되고, 그것의 유전학이 쉽게 조작되고, 실험실에서 유지하는 것이 아주 쉽다는 사실 때문에 매력적인 모형 유기체입니다. 많은 효모 단백질이 다른 유기체에서 발견되는 것과 서열및 기능에서 유사하기 때문에 효모에서 수행된 연구는 특정 유전자 또는 단백질이 더 높은 진핵생물(인간 포함)에서 어떻게 작동하는지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 비디오는 이 모형 유기체의 생물학, 그것이 어떻게 발견되었는지, 그리고 왜 전 세계 실험실이 선택의 그들의 모형으로 그것을 선택했는지에 관하여 소개를 제공합니다. 세포 주기, 노화 및 세포 죽음과 같은 중요한 세포 프로세스의 우리의 이해에 기여한 S. cerevisiae에서 수행된 이전 연구 결과는 또한 토론됩니다. 마지막으로, 비디오는 효모 세포가 단백질 정제 및 DNA 복구 메커니즘 및 알츠하이머 병과 관련된 다른 세포 과정의 연구를 포함하여 현대 과학 연구에서 작동하는 여러 가지 방법을 설명합니다.

Procedure

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사카로미세스 세레비시아는베이커효모라고도 불리며, 전 세계 실험실에서 연구된 많은 모델 유기체 중 하나입니다. 게놈이 서열화되었기 때문에, 그 유전학은 쉽게 조작되고, 실험실에서 유지하기 쉽습니다, 효모의 이 종은 세포 분열 과 세포 사멸과 같은 근본적인 세포 프로세스의 이해에 있는 귀중한 자원이었습니다. 이 비디오는 당신에게이 모델 유기체와 생물학적 및 생물 의학 연구에서 응용 프로그램의 넓은 범위에 대한 개요를 제공 할 것입니다.

효모는 진핵이라고 불리는 막 결합 핵을 가진 유기체로 구성된 Eukaryota 도메인에 속한다. 버섯과 곰팡이와 함께 S. cerevisiae는 곰팡이뿐만 아니라 곤충과 갑각류의 외골격에서 발견되는 다당류 폴리머인 치틴으로 만든 세포벽의 존재로 인해 왕국 곰팡이에 속합니다.

흥미롭게도, 효모에서 발견 된 많은 단백질은 동료 진핵생물의 단백질과 유사한 서열을 공유합니다. 이 단백질은 수시로 동종이며, 그들의 유사한 순서는 유기체가 일반적인 조상을 공유한다는 것을 표시합니다. 효모에서 주어진 단백질의 기능을 조사하여, 연구원은 우리, 인간과 같은 더 높은 진핵생물에 있는 단백질의 기능에 대한 통찰력을 얻습니다.

자연에서 S. cerevisiae는 따뜻하고 습한 환경에서 발견되며 설탕공급원이 가까이 있습니다. 가장 좋아하는 장소 중 하나는 포도 껍질에 거하는 포도원입니다.

S. cerevisiae는 타원화 중형으로 둥글고 밝은 필드 현미경을 사용하여 시각화할 때 직경이 5-10 마이크로미터입니다.

대부분의 진핵 세포가 미토시스와 사이토카네시스를 통해 분열될 때, 딸 세포에 있는 유전 물질 및 세포질의 동등한 분리가 있습니다. 한편, S. cerevisiae는 신진이라는 과정을 통해 세포 분열을 겪는다.

무성 생식의이 형태는 사이토 카네시스까지 세포 주기 전반에 걸쳐 크기로 성장하는 어머니 세포에서 새로 합성 된 싹의 형성을 포함한다. 일반적인 진핵 세포 분열과는 달리, 2개의 세포는 미토시스 에 따라 크기에서 동일하지 않습니다.

이제 우리는 유기체로서 S. cerevisiae에 대해 조금 배웠습니다, 연구를위한 훌륭한 모델 시스템을 만드는 것이 무엇인지 논의 해 봅시다.

첫째, 효모 세포는 빠르게 성장하고 대략 90 분마다 분할합니다. 둘째, 그들은 성장하기 쉽고, 전파를위한 간단한 기술과 계측만 필요합니다. 셋째, 전체 게놈서를 서열화한 최초의 진핵 생물인 S. cerevisiae는 효모 게놈 데이터베이스를 통해 공개적으로 사용할 수 있는 모든 유전자 서열을 가지고 있습니다.

효모의 유전 적 조작도 매우 실용적입니다. 대부분의 S. 세레바시아벡터는 DNA 서열의 운반선이 셔틀 벡터이다. 셔틀 벡터는 일반적으로 대장균과 S. 세레비시아와 같은 두 가지 다른 종에서 전파 할 수있는 플라스미드입니다. 이를 통해 대장균에서 분자 복제를 수행할 수 있으며, 해파리에서 녹색 형광 단백질유전자를 셔틀 벡터로 통합하여 효모에서 빛을 발할 수 있습니다.

효모 통합 플라스미드는 동종 재조합이라는 과정을 통해 외국 DNA를 효모 게놈에 통합할 수 있는 셔틀 벡터의 유형입니다. 동종 재조합은 벡터와 호스트 게놈 DNA 사이의 유전 적 교차를 초래 일치 또는 유사한 시퀀스 사이의 DNA의 교환이다. 이것은 유전자가 밖으로 기절되는 원인이 될 수 있습니다, 또는 한 유전자는 다른로 교환될 수 있습니다. 또한, 상동성 재조합이 숙주 게놈으로통합되기 때문에 효모 세포가 분할된 후에도 유전적 변화가 지속된다.

이제 효모가 연구에 매우 편리하게 만드는 이유를 알게 되었으므로 이 작은 동물들이 과학적으로 왜 그렇게 중요한지 살펴보겠습니다. 오래 전, 6세기 초 B.C., 효모는 포도를 발효하여 와인을 만드는 데 관여했습니다. 효모는 나중에 고대 이집트에서 빵을 굽는 역할을했다.

1856년까지 루이스 파스퇴르가 S. 세레비시아를 주요 와인 제조 및 빵 굽기 미생물로 지목했습니다. 그는 효모를 소화성 혐기로 분류했는데, 산소가 없는 경우 효모가 설탕을 대사하고 부산물로 알코올을 생산할 수 있는 발효로 전환합니다. 이 과정에서, 글리코리시스에 의해 생성되는 피루바테는, 아세틸알데히드로 감소, 이는 다음, NAD +로 NADH의 변환 덕분에, 에탄올로 감소, 와인의 정의 성분.

20 세기에 앞서 점프, 세포 주기를 조절 하는 단백질의 발견 하트웰과 간호사에 의해 효모에서 발견 되었다.

세포 주기는 세포 분할 의 앞에 핵 DNA의 적당한 복제 그리고 분리를 포함하는 세포 사건의 시리즈입니다. 단백질 사이클린과 사이클린 의존키나아제의 식별, 상호 및 미토시스를 통해 그들의 상대적인 풍부에 있는 변화와 더불어, 이 단백질이 세포 분열의 중요한 레귤레이터는 건의했습니다. 이 단백질의 높게 보존된 본질은 통제되지 않는 세포 분열, 또는 암으로 이끌어 낼 수 있는 세포 주기의 dysregulation와 같은 다세포 유기체에 있는 cyclin 의존적인 키나아제의 역할을 이해하기 위한 효모에 있는 그들의 연구 결과 귀중하게 만듭니다.

15년 후, 블랙번, 그레이더, 조스타크는 텔로미어를 이해하고 텔로머라아제의 발견에 획기적인 연구를 했습니다. 텔로미어는 게놈 DNA가 퇴행성으로 변하는 것을 방지하는 염색체의 끝에 있는 DNA의 반복적인 순서입니다. 이러한 반복적 서열의 첨가는 염색체의 3' 측면 끝에서 텔로머라제에 의해 수행되고, 뉴클레오티드의 보완은 뒤떨어지는 가닥에서 DNA 폴리머라제에 선행된다. 텔로미어는 이러한 DNA 세그먼트가 유기체의 일생 내내 짧아짐에 따라 노화에 영향을 미칩니다.

더욱 최근에는 1992년, 오스미와 그의 동료들은 일종의 세포 재활용인 자가식 조절 유전자를 발견했습니다. 영양 이성 기 락 하는 동안, 소모성 세포기관은 자가 식에 의해 삼켜. autophagosome는 새로운 단백질을 만들기 위한 필수적인 아미노산에 유기자 단백질을 더 분해하기 위하여, 리소좀과 융합할 것입니다. Autophagy는 침입 병원체 및 종양 성장으로부터 보호하는 중요한 세포 기계장치에 관여합니다.

효 모의 연구에 대 한 응용 프로그램의 광범위 한 범위가 있다. 효모는, 예를 들면, autophagosomes에 의해 손상된 미토콘드리아의 제거인 mitophagy를 연구하기 위하여 이용될 수 있습니다. 이 과정은 알츠하이머병과 파킨슨 병과 같은 질병에 영향을 미칩니다. 본 비디오에서, 자가식은 질소 기아 배지를 첨가하여 효모 세포에서 유도된다. 다음으로, 세포는 질소 굶주린 세포에서 미노파지를 관찰하기 위해 형광 현미경 검사를 위해 준비됩니다.

S. cerevisiae는 광섬유증 막 전도성 조절 단백질과 같은 많은 양의 단백질을 표현하고 정화하는 데 사용됩니다. 이 비디오에서CFTR 플라스미드를 운반하는 효모 세포는 큰 배양에서 재배된다. 다음으로, 세포의 원심분리는 미세한 부분을 분리하기 위해 수행된다. 미세한 세균은 세포가 중단될 때 내과성 망상에서 형성된 관절성 혈관입니다. 마이크로좀에서 CFTR의 격리 및 정제는 과학자들이 엑스레이 결정학과 같은 방법을 사용하여 단백질의 구조를 연구할 수 있게 합니다.

효모는 또한 인간 DNA 복구 단백질의 유전 연구를 위한 모형 시스템으로 이용될 수 있습니다. 이 단백질은 암세포와 같은 결함이 있는 게놈을 운반하는 세포의 증식을 방지하기 위하여 손상된 DNA를 검출하고 고칠 수 있습니다. 여기서는 선택적 미디어 플레이트에서 변형된 DNA 수리 단백질 WRN을 통해 효모 세포를 도금하는 저자를 볼 수 있습니다. WRN을 위한 돌연변이의 세포 형태는 형광 현미경 검사를 사용하여 시각화될 수 있고, 세포 용액에서 이 단백질의 검출은 웨스턴 블롯 분석을 위한 단백질 젤을 실행하여 수행된다.

당신은 방금 S. cereviae에 조브의 소개를 보았다. 이 비디오에서 우리는 검토: 역사, 세포 및 분자 생물학, 그리고 S. cerevisiae의 생물 의학 응용. 우리는 당신이 우리의 비디오를 즐겼기를 바랍니다, 우리는 당신이 싹과 공유하는 것이 좋습니다.

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