パン酵母または出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）は、長い間、基礎生物学的研究のための人気のあるモデル生物であった。 研究室では、操作が容易で、広範囲の環境条件に対処し、細胞分裂を私たちの細胞と同様の方法で制御することができます。 1996年に、それはそのゲノム配列を持っている最初の真核生物でした。
酵母は、そのゲノム配列を決定した最初の真核生物であった。
しかし、パン酵母が発見されて以来、他の酵母も同様に有用な特性を有することが判明している。
酵母の染色体は、ヒトの染色体と多くの重要な特徴を共有しています。
分裂酵母（Schizosaccharomyces pombe）は、細胞の成長と分裂を研究するための一般的なシステムとなっています。 これは、実験室で成長するのが簡単で安価であることも有用であるが、その細胞は規則的なサイズを有し、長さのみ成長し、細胞の成長を記録すること 分裂酵母の染色体は、ヒトの染色体と多くの重要な特徴を共有しており、この生物はヒトの遺伝学において非常に有用なモデルとなっています。 S. pombeゲノム配列は2002年に出版された。
核分裂酵母
Image credit:David O’Morgan(The Cell Cycle. 制御の原則。
人間と酵母はどのように似ていますか？
これらの酵母の重要な特徴は、ヒトの生物学的プロセスを研究するために有用な生物を作ることであり、その細胞は、我々のように、染色体に包まれたDNAを含む核を持っていることである。
ヒトで発生すると考えられる代謝経路および細胞経路のほとんどは、酵母で研究することができます。 例えば、酵母のシグナル伝達タンパク質を研究することで、脳や神経系の発達に関する理解が進んでいます。
酵母細胞は、私たち自身の細胞と同様の方法で分裂します。 実際、酵母の細胞分裂を調節するために働く遺伝子の多くは、ヒトを含む高等生物の細胞分裂を制御する同等物を有することが見出されている。
s.cerevisiaeとS.pombe酵母のゲノムはわずか12万塩基対を持っています。
s.cerevisiaeとS.pombe酵母のゲノムは、わずか12万塩基対を持っています。 S. cerevisiaeは約6,000の遺伝子を持っていますが、S.pombeは5,000以上の遺伝子を持っています。 疾患において役割を有することが知られているヒト遺伝子の少なくとも２ ０％は、酵母において機能的同等物を有する。 これは、多くのヒト疾患は、DNA修復、細胞分裂、遺伝子発現の制御および遺伝子と環境との間の相互作用などの非常に基本的な細胞プロセスの破壊に起因することを実証している。
それはまた、酵母がヒトの遺伝学を調査し、新薬をテストするために使用できることを意味します。 何千もの薬物は、薬物が正常な機能を回復することができるかどうかを確認するために、変異したヒト遺伝子の機能的同等物を含む酵母細胞上で これらの化合物、またはそれらのような分子は、その後、ヒトで可能な治療法である可能性があります。 しかし、これはすべての薬物に当てはまるわけではないので、他のモデル生物と酵母を薬物開発に使用する強い理論的根拠があると言うことは重
酵母研究
2001年から2013年の間に、酵母研究を含む発見に対して四つのノーベル賞が授与された。
酵母は、人間の生物学と病気のより良い理解を可能にした強力なモデル生物です。 2001年から2013年の間に、酵母の研究を含む発見に対して四つのノーベル賞が授与された。
s.cerevisiae酵母のゲノムは1996年に、s.pombe配列は2002年に発表された。 その結果、これらのゲノム中のすべての遺伝子の機能を決定するためのプロジェクトが開始されている。 そのようなプロジェクトの一つであるSaccharomyces Genome Deletion Projectは、酵母の6,000個の遺伝子のそれぞれが変異した酵母の変異株を生産することを目的としています。 このことから、各遺伝子の正確な機能を同定することが期待された。
SACCHAROMYCES cerevisiae under DIC microscopy
Image credit:Masur-Own work. ウィキメディア-コモンズ
を介してパブリックドメインでライセンスされている他のプロジェクトは、新薬の潜在的な標的を特定するために、酵母細胞で起こる異なるタンパク質相互作用を強調することを検討している。
酵母、細胞周期、癌
ここ数十年、科学者たちは、ヒトに癌を引き起こすすべての突然変異を同定するために懸命に働いてきました。 これまでに発見された変異の多くは、何らかの形で細胞分裂およびDNA複製に関与する遺伝子にある。 多くの場合、これらの変異は、ヒト癌におけるそれらの関連性が実現される前に、酵母のような他の種で発見されている。
2001年、Leland Hartwell、Paul Nurse、Tim Huntは、細胞分裂の制御における異なる遺伝子の役割を確立したことでノーベル賞を受賞しました。
2001年、三人の科学者が、細胞周期を制御する際の異なる遺伝子の役割を確立し、酵母の細胞周期とヒトの細胞周期との間のリンクを調査した独立した研究でノーベル賞を受賞した。 この3人の科学者はリーランド・ハートウェル、ポール・ナース、ティム・ハントであった。
生物学者リーランド・ハートウェルは、癌に関与する突然変異のいくつかを発見した最初の科学者の一人であった。 彼は、癌と細胞分裂の制御を研究するためのモデルシステムとして、単純で単細胞で操作しやすい生物を望んでいたと決めました。 S. cerevisiae酵母は完全に基準に適合しました。 彼の研究を通じて、彼はS.cerevisiae酵母の”細胞分裂サイクル”（CDC）に関与する遺伝子も、多かれ少なかれ同じ能力でヒトで発見されたことを発見した。 彼のキャリアの中で、リーランドは、細胞分裂の制御に関与する100以上の遺伝子を同定するために行ってきました。 彼は、がん細胞では、通常は細胞分裂を刺激する変異遺伝子が、車の中で”オン”に立ち往生した加速装置のように作用し始めることを発見しました。 一方、彼は、通常、細胞分裂を抑制するための責任変異遺伝子は、多くの誤動作ブレーキのように、動作を停止することを発見しました。
Paul NurseはLelandの例に従ったが、今回はS.pombe酵母を使用して細胞分裂の制御を探索した。 1970年代半ば、彼はs.pombe酵母のcdc2と呼ばれる遺伝子を発見し、それが細胞分裂を制御する上で重要な役割を果たしていることを発見した。 1987年に彼はその後、後にCdk1という名前を与えられたヒトで同等の遺伝子を発見しました。 これはその後、ヒトの細胞分裂を制御することに関与する他のCDK分子の発見につながった。
1980年代初頭、ウニを研究している間、ティム-ハントはサイクリンを発見し、各細胞分裂の間に形成され、分解されたタンパク質である。 サイクリンはPaul Nurseによって発見されたCDK分子に結合し、細胞分裂の制御中にそれらをオンにすることが分かった。 彼はまた、これらのサイクリンが各細胞分裂で分解されることを示し、そのメカニズムはプロセスを制御するために非常に重要であることが
酵母をモデル生物として用いたLeland Hartwell、Paul Nurse、Tim Huntらの発見は、真核細胞における細胞分裂がどのように制御されているかの普遍的な見解の生成に この理解は癌の防止、診断および処置を含む生物学のいくつかの異なった分野内の広い適用が、ありました。
左からリーランド-ハートウェル、ポール-ナース、ティム-ハント。
画像クレジット: フレッド-ハッチ（左）とアン-カトリン-プルキス、ウェルカムイメージ（中央と右)
酵母とパーキンソン病
S.cerevisiaeをモデル生物として用いた研究は、パーキンソン病の人々に希望を与えています。 パーキンソン病やアルツハイマー病やハンチントン病などの他の神経変性疾患は、タンパク質の誤フォールディングによって特徴付けられ、中枢神経系に有毒な細胞が蓄積する。
タンパク質α-シヌクレインは、パーキンソン病や認知症などの症状の特徴であるレビー体を形成するために凝集します。
タンパク質、α-シヌクレインの細胞蓄積は、パーキンソン病を発症する人のリスクを大幅に増加させることが知られており、酵母にも影響を与えるこ Α-シヌクレインの上昇または変異した形態は、私たちの脳細胞に大混乱をもたらす。 この蛋白質はレビーボディ、パーキンソン病および痴呆のような条件の認刻極印を形作り、従って多数の神経学的なプロセスに主要な中断を引き起こし 同様に、高レベルのα−シヌクレインを産生するように操作すると、ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ細胞は損傷の徴候の徴候を示し、それらの成長はより遅くなる。
s.cerevisiae細胞は生きた試験管として使用することができます。
これを知って、科学者たちは、α-シヌクレイン毒性を調節する因子とメカニズムを特徴付けるための効果的なツールとしてS.cerevisiaeを使用することがで S.cerevisiae細胞は、脳細胞に対するα-シヌクレインの効果を逆転させ、パーキンソン病を治療するために使用できる化合物の機能を試験するための生きた試験
酵母などの生物を使用することにより、研究者は、ヒトに見られる疾患の生化学的メカニズムを模倣するように遺伝子改変された生物全体に対す
このページの最終更新日は2016-06-14