Baker eller spirende gjær (Saccharomyces cerevisiae) har lenge vært en populær modellorganisme for grunnleggende biologisk forskning. I laboratoriet er det lett å manipulere, kan takle et bredt spekter av miljøforhold og styrer celledeling på samme måte som cellene våre. I 1996 var det den første eukaryotiske organismen som hadde sitt genom sekvensert.
Gjær var den første eukaryotiske organismen som hadde sitt genom sekvensert.
men siden Bakergær ble oppdaget, har andre gjær blitt funnet å ha like nyttige egenskaper.
Gjærkromosomer deler en rekke viktige egenskaper med menneskelige kromosomer.
Fisjon gjær (Schizosaccharomyces pombe) har blitt et populært system for å studere cellevekst og divisjon. Det er nyttig delvis fordi det er enkelt og billig å vokse i laboratoriet, men også fordi cellene har en vanlig størrelse og vokser bare i lengde, noe som gjør det veldig enkelt å registrere cellevekst. Fisjon gjær kromosomer dele en rekke viktige funksjoner med menneskelige kromosomer gjør organismen en svært nyttig modell i human genetikk. S. pombe genome sequence ble publisert i 2002.
Fisjon gjær
Bilde kreditt: David O ‘ Morgan (Cellen Syklus. Prinsipper For Kontroll.), Via Wikimedia Commons
hvordan er mennesker og gjær like?
et viktig trekk ved disse gjærene som gjør dem til slike nyttige organismer for å studere biologiske prosesser hos mennesker, er at deres celler, som våre, har EN kjerne som inneholder DNA pakket inn i kromosomer.
de fleste metabolske og cellulære veier som antas å forekomme hos mennesker, kan studeres i gjær. For eksempel, studere signalproteiner i gjær har avansert vår forståelse av hjernen og nervesystemet utvikling.
Gjærceller deler seg på samme måte som våre egne celler. Faktisk har det blitt funnet at mange av genene som arbeider for å regulere celledeling i gjær, har ekvivalenter som styrer celledeling i høyere organismer, inkludert mennesker.
s. cerevisiae og S. pombe gjærgenomene har drøyt 12 millioner basepar.
både s. cerevisiae og S. pombe gjærgenomene har drøyt 12 millioner basepar. S. cerevisiae har rundt 6000 gener mens S. pombe har litt over 5000. Minst 20 prosent av menneskelige gener kjent for å ha en rolle i sykdom har funksjonelle ekvivalenter i gjær. Dette har vist at mange menneskelige sykdommer skyldes forstyrrelsen av svært grunnleggende cellulære prosesser, SOM DNA-reparasjon, celledeling, kontroll av genuttrykk og samspillet mellom gener og miljø.
det betyr også at gjær kan brukes til å undersøke human genetikk, og for å teste nye legemidler. Tusenvis av legemidler kan testes på gjærceller som inneholder den funksjonelle ekvivalenten av muterte humane gener for å se om stoffene kan gjenopprette normal funksjon. Disse forbindelsene, eller molekyler som dem, kan da være mulige behandlinger hos mennesker. Selv om det er viktig å si at dette ikke er tilfelle for alle legemidler, så det er en sterk begrunnelse for å bruke andre modellorganismer samt gjær i stoffutvikling.
Gjærstudier
mellom 2001 og 2013 ble fire Nobelpriser tildelt for funn som involverte gjærforskning.
Gjær Er en kraftig modellorganisme som har muliggjort en bedre forståelse av menneskelig biologi og sykdom. Mellom 2001 og 2013 ble fire Nobelpriser tildelt for funn som involverer gjærforskning, et imponerende antall for en enkelt organisme.
genomet Av s. cerevisiae gjær ble publisert i 1996 og S. pombe-sekvensen i 2002. Som et resultat har prosjekter blitt initiert for å bestemme funksjonene til alle gener i disse genomene. Et slikt prosjekt, Saccharomyces Genome Deletion Project, hadde som mål å produsere mutante stammer av gjær der hver av de 6000 gener i gjær er mutert. Fra dette ble det håpet at den nøyaktige funksjonen til hvert gen kunne identifiseres.
Saccharomyces cerevisiae under dic mikroskopi
bilde kreditt: Masur-Eget arbeid. Lisensiert Under Public domain Via Wikimedia Commons
Andre prosjekter ser på å fremheve de forskjellige proteininteraksjonene som forekommer i gjærceller for å identifisere potensielle mål for nye stoffer.
Gjær, cellesyklusen og kreft
i løpet av de siste tiårene har forskere jobbet hardt for å identifisere alle mutasjonene som forårsaker kreft hos mennesker. Mange av mutasjonene som er funnet så langt er i gener involvert, på en eller annen måte, med celledeling og DNA-replikasjon. I mange tilfeller har disse mutasjonene blitt funnet i andre arter, som gjær, før deres relevans i menneskelig kreft ble realisert.
I 2001 delte Leland Hartwell, Paul Nurse Og Tim Hunt Nobelprisen for å etablere rollen som forskjellige gener i å kontrollere celledeling.
i 2001 delte tre forskere Nobelprisen for deres uavhengige arbeid med å etablere rollen til forskjellige gener i å kontrollere cellesyklusen og undersøke sammenhengen mellom cellesyklusen i gjær og det hos mennesker. Disse tre forskerne Var Leland Hartwell, Paul Nurse og Tim Hunt.
Leland Hartwell, en biolog, var en av de første forskerne som oppdaget noen av mutasjonene involvert i kreft. Han bestemte seg for at han ønsket en enkel, encellet, lett manipulert organisme som et modellsystem for å studere kreft og kontroll av celledeling. S. cerevisiae gjær passet kriteriene perfekt. Gjennom sitt arbeid fant han at genene involvert I CELLEDELING syklus (CDC) I s. cerevisiae gjær, ble også funnet, i mer eller mindre samme kapasitet, hos mennesker. I løpet Av sin karriere fortsatte Leland å identifisere mer enn 100 gener involvert i kontroll av celledeling. Han fant at i kreftceller, muterte gener som normalt stimulerer celledeling begynne å opptre som akseleratorer fast ‘ på ‘ i en bil. I mellomtiden fant han at muterte gener som normalt er ansvarlige for å undertrykke celledeling, slutter å virke, akkurat som feilbremser.
Paul Nurse fulgte Lelands eksempel, men denne gangen brukte S. pombe gjær til å utforske kontrollen av celledeling. I midten av 1970-tallet oppdaget han et gen i s. pombe gjær kalt cdc2 og fant at det hadde en nøkkelrolle i å kontrollere celledeling. I 1987 fant han det tilsvarende genet hos mennesker som senere ble Gitt Navnet Cdk1. Dette førte til oppdagelsen av ANDRE CDK-molekyler involvert i å kontrollere celledeling hos mennesker.
Tidlig på 1980-tallet, mens han studerte kråkeboller, Oppdaget Tim Hunt cyclin, et protein som ble dannet og deretter brutt ned under hver celledeling. Det ble funnet at sykliner binder SEG TIL CDK-molekylene, oppdaget Av Paul Nurse, og slår dem på under kontroll av celledeling. Han viste også at disse syklinene blir degradert ved hver celledeling, en mekanisme viste seg å være av stor betydning for å kontrollere prosessen.
funnene Av Leland Hartwell, Paul Nurse, Tim Hunt og andre som bruker gjær som modellorganisme, har bidratt betydelig til genereringen av et universelt syn på hvordan celledeling styres i eukaryote celler. Denne forståelsen har hatt bred anvendelse innen en rekke ulike felt innen biologi, inkludert forebygging, diagnostisering og behandling av kreft.
Fra venstre Til høyre: Leland Hartwell, Paul Nurse og Tim Hunt.
bildekreditter: Fred Hutch (venstre) Og Anne-Katrin Purkiss, Wellcome Bilder (midten og høyre)
Gjær og Parkinsons sykdom
Forskning med s. cerevisiae som modellorganisme har gitt håp til Mennesker med Parkinsons sykdom. Parkinsons sykdom og andre nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers Og Huntingtons er preget av protein misfolding, noe som resulterer i oppbygging av giftige celler i sentralnervesystemet.
protein α-synuclein aggregater for Å danne Lewy-legemer, kjennetegnet av tilstander som Parkinsons sykdom og demens.
cellulær oppbygging av proteinet, α-synuclein, er kjent for å øke en persons risiko for Å utvikle Parkinsons sykdom og er også funnet å påvirke gjær. Forhøyede eller muterte former for α-synuclein skaper kaos på hjernecellene våre. Dette proteinet samler seg for å danne Lewy-legemer, kjennetegnet ved tilstander som Parkinsons sykdom og demens, og dermed forårsake store forstyrrelser i mange nevrologiske prosesser. På samme måte, når de er konstruert for å produsere høye nivåer Av α-synuclein, viser s. cerevisiae-celler tegn på tegn på skade og veksten blir langsommere.
s. cerevisiae-celler kan brukes som levende reagensrør.
Forskerne Har Kunnet bruke s. cerevisiae som et effektivt verktøy for å karakterisere faktorer og mekanismer som regulerer α-synuclein toksisitet. S. cerevisiae-celler kan brukes som levende reagensrør for å teste funksjonen til forbindelser som kan brukes til å reversere effekten av α-synuclein på hjerneceller og derfor behandle Parkinsons.
ved å bruke en levende organisme som gjær, kan forskere se virkningen av et stoff på en hel organisme som har blitt genetisk modifisert for å etterligne den biokjemiske mekanismen til en sykdom som finnes hos mennesker.
Denne siden ble sist oppdatert 2016-06-14