leveduras para padaria ou leveduras em crescimento (Saccharomyces cerevisiae) tem sido, desde há muito, um organismo modelo popular para a investigação biológica básica. No laboratório é fácil de manipular, pode lidar com uma ampla gama de condições ambientais e controla a divisão celular de uma forma semelhante às nossas células. Em 1996, foi o primeiro organismo eucariótico a ter seu genoma sequenciado.
a levedura foi o primeiro organismo eucariótico a ter o seu genoma sequenciado.
No entanto, desde que a levedura de padeiro foi descoberta, outras leveduras foram encontradas para ter propriedades igualmente úteis.
os cromossomas da levedura partilham uma série de características importantes com os cromossomas humanos.
a levedura de fissão (Schizosaccharomyces pombe) tornou-se um sistema popular para estudar o crescimento celular e a divisão. É útil em parte porque é fácil e barato crescer no laboratório, mas também porque as suas células têm um tamanho regular e crescem apenas em comprimento, tornando muito simples registar o crescimento celular. Os cromossomas de levedura de fissão compartilham uma série de características importantes com os cromossomos humanos, tornando o organismo um modelo muito útil na genética humana. O S. a sequência do genoma de pombe foi publicada em 2002.
fissão levedura
crédito de imagem: David O’Morgan (O Ciclo Celular. Princípios de controlo.), via Wikimedia Commons
How are humans and levedure similar?
Uma característica importante destas leveduras que as torna organismos tão úteis para o estudo de processos biológicos em seres humanos, é que as suas células, como as nossas, têm um núcleo contendo ADN embalado em cromossomas.
a maioria das vias metabólicas e celulares que se pensa que ocorrem no ser humano, pode ser estudada na levedura. Por exemplo, o estudo das proteínas sinalizadoras na levedura tem avançado a nossa compreensão do desenvolvimento do cérebro e do sistema nervoso.
As células de levedura dividem-se de forma semelhante às nossas próprias células. Na verdade, descobriu-se que muitos dos genes que trabalham para regular a divisão celular na levedura, têm equivalentes que controlam a divisão celular em organismos superiores, incluindo humanos.
os genomas de levedura S. cerevisiae e S. pombe têm pouco mais de 12 milhões de pares de bases.
ambos os genomas de levedura S. cerevisiae e S. pombe têm pouco mais de 12 milhões de pares de bases. S. cerevisiae tem cerca de 6.000 genes, enquanto S. pombe tem pouco mais de 5.000. Pelo menos 20% dos genes humanos conhecidos por terem um papel na doença têm equivalentes funcionais na levedura. Isto demonstrou que muitas doenças humanas resultam da ruptura de processos celulares muito básicos, tais como a reparação do DNA, a divisão celular, o controle da expressão genética e a interação entre genes e o ambiente.
também significa que a levedura pode ser usada para investigar a genética humana e testar novos medicamentos. Milhares de medicamentos podem ser testados em células de levedura contendo o equivalente funcional de genes humanos mutados para ver se os medicamentos podem restaurar a função normal. Estes compostos, ou moléculas como eles, podem então ser possíveis tratamentos em seres humanos. Embora, é importante dizer que este não é o caso de todas as drogas, então há uma forte razão para usar outros organismos modelo, bem como leveduras no desenvolvimento de drogas.Entre 2001 e 2013, quatro Prêmios Nobel foram atribuídos por descobertas envolvendo pesquisa de leveduras.
a levedura é um organismo modelo poderoso que permitiu uma melhor compreensão da biologia e da doença humanas. Entre 2001 e 2013, quatro Prêmios Nobel foram concedidos por descobertas envolvendo pesquisa de leveduras, um número impressionante para um único organismo.
o genoma da levedura de S. cerevisiae foi publicado em 1996 e a sequência de S. pombe em 2002. Como resultado, projetos foram iniciados para determinar as funções de todos os genes nestes genomas. Um desses projetos, O projeto de eliminação do genoma de Saccharomyces, tinha como objetivo produzir estirpes mutantes de levedura em que cada um dos 6.000 genes da levedura é mutado. Deste modo, esperava-se que a função precisa de cada gene pudesse ser identificada.
Saccharomyces cerevisiae under DIC microscopy
Image credit: Masur – Own work. Licenciado sob domínio Público, via Wikimedia Commons
Outros projetos estão procurando destacar a proteína diferentes interações que ocorrem em células de levedura para identificar potenciais alvos para novas drogas.
levedura, ciclo celular e câncer
nas últimas décadas, os cientistas têm trabalhado duro para identificar todas as mutações que causam câncer em seres humanos. Muitas das mutações encontradas até agora estão em genes envolvidos, de alguma forma, com divisão celular e replicação de DNA. Em muitos casos, estas mutações foram encontradas noutras espécies, como a levedura, antes da sua relevância no cancro humano ser realizada.
em 2001, Leland Hartwell, Paul Nurse e Tim Hunt compartilharam o Prêmio Nobel por estabelecer o papel de diferentes genes no controle da divisão celular.
In 2001, three scientists shared the Nobel Prize for their independent work establishing the role of different genes in controlling the cell cycle and investigating the link between the cell cycle in levedura and that in humans. Estes três cientistas foram Leland Hartwell, Paul Nurse e Tim Hunt. Leland Hartwell, um biólogo, foi um dos primeiros cientistas a descobrir algumas das mutações envolvidas no câncer. Ele decidiu que queria um organismo simples, unicelular, facilmente manipulado como um sistema modelo para estudar o câncer e o controle da divisão celular. S. a levedura cerevisiae adaptou perfeitamente os critérios. Através do seu trabalho, descobriu que os genes envolvidos no “ciclo de divisão celular” (CDC) na levedura de S. cerevisiae, também foram encontrados, em mais ou menos a mesma capacidade, em seres humanos. Ao longo de sua carreira, Leland passou a identificar mais de 100 genes envolvidos no controle da divisão celular. Ele descobriu que nas células cancerosas, genes mutantes que normalmente estimulam a divisão celular começam a agir como aceleradores presos num carro. Entretanto, descobriu que os genes mutantes normalmente responsáveis pela supressão da divisão celular deixam de funcionar, tal como os travões avariados.
Paul Nurse seguiu o exemplo de Leland, mas desta vez usando levedura de S. pombe para explorar o controle da divisão celular. Em meados da década de 1970 ele descobriu um gene na levedura de S. pombe chamado cdc2 e descobriu que tinha um papel fundamental no controle da divisão celular. Em 1987, ele então encontrou o gene equivalente em seres humanos, que mais tarde recebeu o nome Cdk1. Isto então levou à descoberta de outras moléculas CDK envolvidas no controle da divisão celular em seres humanos.
durante o início da década de 1980, enquanto estudava ouriços-do-mar, Tim Hunt descobriu cyclin, uma proteína formada e então dividida durante cada divisão celular. Descobriu-se que as ciclinas se ligam às moléculas CDK, descobertas por Paul Nurse, e as ligam durante o controle da divisão celular. He also showed that these cyclins are degraded at each cell division, a mechanism proved to be of huge importance for controlling the process.As descobertas de Leland Hartwell, Paul Nurse, Tim Hunt e outros usando levedura como um organismo modelo, contribuíram significativamente para a geração de uma visão universal de como a divisão celular é controlada nas células eucarióticas. Este entendimento tem tido amplas aplicações dentro de uma série de diferentes áreas na biologia, incluindo a prevenção, diagnóstico e tratamento do câncer.
da esquerda para a direita: Leland Hartwell, Paul Nurse e Tim Hunt.
créditos de imagem: Fred Hutch (esquerda) e Anne-Katrin Purkiss, imagens Wellcome (centro e direita))
levedura e doença de Parkinson
investigação utilizando S. cerevisiae como organismo modelo deu esperança a pessoas com doença de Parkinson. A doença de Parkinson e outras doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Huntington, caracterizam-se por uma má distribuição de proteínas, resultando na acumulação de células tóxicas no sistema nervoso central.
a proteína α-sinucleína agrega-se para formar corpos de Lewy, a marca de condições como a doença de Parkinson e a demência.
a acumulação celular da proteína, α-sinucleína, é conhecida por aumentar muito o risco de uma pessoa desenvolver a doença de Parkinson e também é encontrada para afetar a levedura. Formas elevadas ou mutadas de α-sinucleína causam estragos nas nossas células cerebrais. Esta proteína agrega-se para formar corpos de Lewy, a marca de condições como a doença de Parkinson e demência, e, consequentemente, causar uma grande perturbação em numerosos processos neurológicos. Do mesmo modo, quando projectadas para produzir níveis elevados de α-sinucleína, as células de S. cerevisiae apresentam sinais de danos e o seu crescimento torna-se mais lento. As células de S. cerevisiae podem ser utilizadas como tubos de ensaio vivos .Sabendo disso, os cientistas têm sido capazes de usar S. cerevisiae como uma ferramenta eficaz para caracterizar fatores e mecanismos que regulam a toxicidade da α-sinucleína. As células S. cerevisiae podem ser utilizadas como tubos de ensaio vivos para testar a função dos compostos que podem ser utilizados para reverter os efeitos Da α-sinucleína nas células cerebrais e, portanto, tratar a Parkinson.
usando um organismo vivo como a levedura, os pesquisadores são capazes de ver o impacto de uma droga em um organismo inteiro que foi geneticamente modificado para imitar o mecanismo bioquímico de uma doença encontrada em seres humanos.
Esta página foi actualizada pela última vez em 2016-06-14