Saccharomyces cerevisiae как модельный объект в генетических исследованиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

SACCHAROMYCES CEREVISIAE КАК МОДЕЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ В ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

SACCHAROMYCES CEREVISIAE AS A MODEL OBJECT IN GENETIC RESEARCHES

Урбах А.В., Бородин В.А., Васильева О.Ю.,

Ершова А.П., Панова А.С.

Волгоградский государственный медицинский университет

Волгоград, Россия

Дрожжи - это одноклеточные грибы, которые относятся к классу Ascomycetes. Методы, проводимые по цитологии, биохимии, генетике и в других различных отраслях эукариот были впервые получены на дрожжах рода Saccharomyces. В первую очередь на виде Saccharomyces cerevisiae пекарские или пивные дрожжи.

Дрожжи - это организмы, которые способны существовать только за счёт гликолиза, которые не гибнут при образовании мутаций в геноме митохондрий, препятствующем их нормальному развитию.

Одноклеточные грибы широко используются в молекулярной биологии и генетике в качестве модельного объекта. Saccharomyces cerevisiae являются первыми из эукариот, у которых была полностью секвенирована последовательность геномной ДНК. Геном рода Saccharomyces, состоит из 17 хромосом. И в сравнении с высшими эукариотами содержит всего 5% повторяющейся ДНК. 95% генома представлено уникальными генами. Отсюда следует, что максимальное число генов у дрожжей - не более 5-7 тысяч.

В 1925 году Г. А. Надсоном и С. Г. Филипповым в 1925 г. были проведены генетические исследования, в которых был открыт радиационный мутагенез, проведённый на модельном объекте - дрожжи. В данных исследованиях изучались доказательства существования чередования поколений в жизненном цикле дрожжей с изменением плоидности. Учёные выявили, что аскоспоры Saccharomyces cerevisiae имеют гаплоидный набор хромосом, а конъюгация, характерная для их спор или их потомков приводит к восстановлению диплоидного набора, характерного для вегетативной стадии сахаромицетов. И вскоре пекарские дрожжи оказались прекрасным модельным объектом для генетических исследований. Начиная с первых научных экспериментов над дрожжами, генетика данных организмов развивалась очень быстро. Было проведено не менее 1000 работ теоретического и прикладного характера, которые касаются конструирования генетически измененных штаммов дрожжей для дальнейшего применения в биотехнологической промышленности [Буряченко C. В., 2016].

Благодаря гомологичной рекомбинации у дрожжей можно произвольно изменять любую выбранную хромосомную последовательность ДНК. К тому же, можно осуществлять различные манипуляции с участками хромосом в составе подвижных мобильных элементов - рекомбинантных плазмид, которые содержатся в делящихся клетках дрожжей, благодаря включению в них коротких последовательностей центромеры и ориджина репликации ДНК.

В настоящее время, арсенал доступных средств расширился методами анализа с помощью микрочипов и белковых сетей, которые охватывают весь небольшой геном дрожжей. Данные методы позволяют проанализировать транскрипцию, связывания факторов транскрипции, модификации гистонов и белок-белковых взаимодействий. Такое большое количество методов позволили ученым исследовать механизмы регуляции формирования гетерохроматина и его физиологическую роль в клетках дрожжей.

Открытие генетической трансформации дрожжей помогло исследователям получить значимый инструмент клонирования генов и генетической инженерии. Благодаря трансформации были разработаны методы, эффективно применяемые для анализа генной регуляции, а также взаимосвязи между структурой и функцией белков, структуры хромосом и других важных вопросов биологии клетки.

Использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae в производствах хлебопечения, виноделия, пивоварения, производстве спирта и белково-витаминных препаратов, возможность использования их в лабораторных условиях, а также доступность для биохимических, молекулярных генетических и других исследований сделали их универсальным и уникальным модельным объектом для изучения других эукариот, в том числе человека [Садыкова А. Ж., 2016].

Кроме всего прочего, у дрожжей выявлено не менее 20 генов, способных влиять на продолжительность жизни. Большинство из них эволюционно консервативны.

Также ведётся углубленное изучение прионов дрожжей, близких по строению прионов млекопитающих, которые были открыты ранее. Они абсолютно безопасны для человека, и их намного проще исследовать.

Трансформация дрожжей является достаточно значимым для исследований открытием для клонирования генов в генетической инженерии. Благодаря данному методу рекомбинации были разработаны методы, которые применяются для анализа генной регуляции, а также для анализа взаимосвязи между структурой и функцией белков, структуры ДНК, РНК, и других важных вопросов биологии клетки.

Таким образом, дрожжи, а именно вид Saccharomyces cerevisiae являются значимыми для генетических исследований. Как генетический объект исследования они имеют ряд преимуществ. В первую очередь, продолжительность жизни данных организмов мала, т.е. от двух до четырёх дней и короткий жизненный цикл дрожжей. У дрожжей полностью определенна последовательность ДНК, что является, также, немаловажным преимуществом и хорошо изученная морфология и биология. Возможность быстрого получения большого числа их особей и поколений. В геноме содержатся тридцать две хромосомы. Размер генома составляет всего 12 Мб. 11 % гомологичных генов, из 6300, соответствуют генам человека.

saccharomyces cerevisiae дрожжи генетический

Список использованной литературы

1. Буряченко C. В., "Молекулярная генетика дрожжей сахаромицетов", LAP Lambert Aсademic Publishing, Германия, 2016.

2. Биология и генетика дрожжей: краткий курс лекций для студентов 3 курса специальности (направление подготовки) 19.03.02 Продукты питания из растительного сырья/ Сост.: М.К. Cадыгова//ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2016 - 47 с.

3. Садыкова А. Ж. Генетические основы селекции ферментационных дрожжей Saccharomyces и Kluyveromyces автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.02.07/ Садыкова Айгуль Жомартовна. - Москва, 2016.

Размещено на Allbest.ru