Schizosaccharomyces pombe - Schizosaccharomyces pombe

Schizosaccharomyces pombe
Štěpení droždí.jpg
Vědecká klasifikace
Království:
Houby
Divize:
Ascomycota
Třída:
Schizosaccharomycetes
Objednat:
Schizosaccharomycetales
Rodina:
Schizosaccharomycetaceae
Rod:
Schizosaccharomyces
Druh:
S. pombe
Binomické jméno
Schizosaccharomyces pombe
Lindner (1893)

Schizosaccharomyces pombe, také zvaný "štěpné droždí", je druh z droždí používá se v tradičním pivovarnictví a jako modelový organismus v molekulární a buněčná biologie. Je to jednobuněčný eukaryot, jehož buňky jsou ve tvaru tyče. Buňky obvykle měří 3 až 4 mikrometry v průměru a délce 7 až 14 mikrometrů. Své genom, což je přibližně 14,1 milionu párů bází, se odhaduje na 4 970 kódujících proteiny geny a nejméně 450 nekódující RNA.[1]

Tyto buňky si udržují svůj tvar tím, že rostou výhradně přes špičky buněk a dělí se středními štěpení produkovat dvě dceřiné buňky stejné velikosti, což z nich dělá mocný nástroj buněčný cyklus výzkum.

Štěpné kvasnice byly izolovány v roce 1893 autorem Paul Lindner z východní Afriky proso pivo. Název druhu pombe je Svahilština slovo pro pivo. Poprvé byl vyvinut jako experimentální model v padesátých letech minulého století: autor Urs Leupold pro studium genetiky,[2][3] a tím Murdoch Mitchison pro studium buněčného cyklu.[4][5][6]

Paul Nurse, výzkumník štěpných kvasinek, úspěšně spojil nezávislé školy genetiky štěpných kvasinek a výzkumu buněčného cyklu. Dohromady s Lee Hartwell a Tim Hunt „Sestra zvítězila v roce 2001 Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu za jejich práci na regulaci buněčného cyklu.

Posloupnost S. pombe genom byla zveřejněna v roce 2002 konsorciem vedeným Sanger Institute se stal šestým modelem eukaryotického organismu, jehož genom byl plně seřazeno. Výzkumníci S. pombe jsou podporováni PomBase MOD (Modelová databáze organizmů ). Tím se plně uvolnila síla tohoto organismu, přičemž bylo identifikováno mnoho genů kolmých k lidským genům - dosud 70%,[7][8] včetně mnoha genů zapojených do lidských onemocnění.[9] V roce 2006 byla subcelulární lokalizace téměř všech proteinů v S. pombe byl publikován pomocí zelený fluorescenční protein jako molekulární značka.[10]

Schizosaccharomyces pombe se také stal důležitým organismem při studiu buněčných odpovědí na Poškození DNA a proces replikace DNA.

Přibližně 160 přírodních kmenů S. pombe byly izolovány. Ty byly shromážděny z různých míst, včetně Evropy, Severní a Jižní Ameriky a Asie. Většina těchto kmenů byla získána z pěstovaných plodů, jako jsou jablka a hrozny, nebo z různých alkoholické nápoje, například brazilský Cachaça. S. pombe je také známo, že je přítomen ve fermentovaném čaji, kombucha.[11] V současné době není jasné, zda S. pombe je hlavním fermentorem nebo kontaminující látkou v těchto varech. Přírodní ekologie Schizosaccharomyces kvasinky nejsou dobře prostudovány.

Dějiny

Schizosaccharomyces pombe byl poprvé objeven v roce 1893, když skupina pracující v laboratoři asociace pivovarů v Německu zkoumala sediment nalezený v proso dováženém z východní Afriky, které mu dodávalo kyselou chuť. Termín schizo, což znamená „rozdělení“ nebo „štěpení“, byl dříve používán k popisu jiných Schizosaccharomycetes. Přidání slova pombe bylo způsobeno jeho izolací od východoafrického piva, protože ve svahilštině pombe znamená „pivo“. Standardní S. pombe kmeny byly izolovány Ursem Leupoldem v letech 1946 a 1947 z kultury, kterou získal ze sbírky kvasinek v Delft, Nizozemí. Uložil jej tam A. Osterwalder pod jménem S. pombe var. zkapalňovače, poté, co jej v roce 1924 izoloval z francouzského vína (s největší pravděpodobností žluklosti) na Federální experimentální stanici pro vinařství a zahradnictví v r. Wädenswil, Švýcarsko. Kultura použitá Ursem Leupoldem obsahovala (mimo jiné) buňky s pářícími se typy h90 (kmen 968), h- (kmen 972) a h + (kmen 975). Následně došlo k dvěma velkým snahám o izolaci S. pombe z ovoce, nektaru nebo kvašení: jeden od Florenzano et al.[12] ve vinicích na západní Sicílii a další od Gomes et al. (2002) ve čtyřech regionech jihovýchodní Brazílie.[13]

Ekologie

Štěpné droždí S. pombe patří do divize Ascomycota, která představuje největší a nejrozmanitější skupinu hub. Volně žijící ascomycety se běžně vyskytují ve výpotcích stromů, na kořenech rostlin a v okolní půdě, na zralých a hnijících plodech a ve spojení s vektory hmyzu, které je transportují mezi substráty. Mnoho z těchto asociací je symbiotických nebo saprofytických, ačkoli četné askomycety (a jejich bratranci basidiomycete) představují důležité rostlinné patogeny, které se zaměřují na nesčetné druhy rostlin, včetně komerčních plodin. Mezi ascomycetous rody kvasinek, štěpné kvasinky Schizosaccharomyces je jedinečný, protože kromě známějších β-glukanů a téměř bez chitinu se v buněčné stěně ukládá α- (1,3) -glukan nebo pseudonigeran. Druhy tohoto rodu se také liší ve složení mannanů, které ukazuje koncové d-galaktózové cukry v postranních řetězcích jejich mananů. S. pombe podstoupit aerobní fermentace v přítomnosti přebytečného cukru.[14] S. pombe může degradovat kyselinu L-jablečnou, jednu z dominantních organických kyselin ve víně, díky čemuž jsou různé mezi jinými Saccharomyces kmeny.

Srovnání s nadějnými kvasnicemi (Saccharomyces cerevisiae)

Druhy kvasinek Schizosaccharomyces pombe a Saccharomyces cerevisiae jsou oba rozsáhle studováni; tyto dva druhy se rozcházely přibližně 300 až 600 milionů let před současností,[15] a jsou významnými nástroji v molekulární a buněčné biologii. Některé technické rozdíly mezi těmito dvěma druhy jsou:

  • S. cerevisiae má přibližně 5 600 otevřené čtecí rámce; S. pombe má přibližně 5 070 otevřených čtecích rámců.
  • Přes podobný počet genů S. cerevisiae má jen asi 250 introny, zatímco S. pombe má téměř 5 000.
  • S. cerevisiae má 16 chromozomy, S. pombe má 3.
  • S. cerevisiae je často diploidní zatímco S. pombe je obvykle haploidní.
  • S. pombe má přístřešek -jako telomer složité S. cerevisiae ne.[16]
  • S. cerevisiae je ve fázi G1 buněčný cyklus po delší dobu (v důsledku toho je přechod G1-S přísně kontrolován), zatímco S. pombe zůstává po delší dobu ve fázi G2 buněčného cyklu (v důsledku toho je přechod G2-M pod přísnou kontrolou).
  • Oba druhy sdílejí geny s vyššími eukaryoty, které nesdílejí navzájem. S. pombe má RNAi stroje geny jako u obratlovců, zatímco toto chybí S. cerevisiae. S. cerevisiae má také výrazně zjednodušený heterochromatin ve srovnání s S. pombe.[17] Naopak, S. cerevisiae má dobře vyvinuté peroxisomy, zatímco S. pombe ne.
  • S. cerevisiae má malý bod centroméra 125 bp a počátky replikace definované sekvencí přibližně stejné velikosti. Na druhé straně, S. pombe má velké opakující se centromery (40–100 kb), které se více podobají savčím centromerám, a degenerovaný počátek replikace alespoň 1 kB.

Dráhy a buněčné procesy S. pombe

S. pombe genové produkty (proteiny a RNA) se účastní mnoha buněčných procesů běžných po celý život. The štěpné droždí GO slim poskytuje kategorický přehled na vysoké úrovni o biologické roli všech genových produktů S. pombe.[7]

Životní cyklus

Centrosome z S. pombe.

Štěpná droždí je jednobuněčná houba s jednoduchým, plně charakterizovaným genomem a rychlou rychlostí růstu. Již dlouho se používá v pivovarnictví, pečení a molekulární genetice. S. pombe je tyčkovitá buňka o průměru přibližně 3 µm, která na koncích zcela roste protažením. Po mitóze dochází k dělení vytvořením septa nebo buněčné destičky, která štěpí buňku ve svém středu.

Ústředními událostmi buněčné reprodukce je duplikace chromozomů, která probíhá ve S (syntetické) fázi, následovaná segregací chromozomů a jaderným dělením (mitóza) a buněčným dělením (cytokineze), které se souhrnně nazývají M (mitotická) fáze. G1 je mezera mezi M a S fázemi a G2 je mezera mezi S a M fázemi. U štěpných kvasinek je zvláště rozšířena fáze G2 a cytokineze (segregace dceřiných buněk) neprobíhá, dokud není spuštěna nová fáze S (syntetická).

Štěpné kvasinky řídí mitózu mechanismy, které jsou podobné mechanismům u mnohobuněčných zvířat. Normálně se množí v haploidním stavu. Když hladoví, buňky opačných typů páření (P a M) se spojí a vytvoří diploidní zygotu, která okamžitě vstoupí do meiózy, aby vytvořila čtyři haploidní spory. Když se podmínky zlepší, tyto spory vyklíčí za vzniku proliferujících haploidních buněk.[18]

  • Obecné vlastnosti buněčného cyklu.

  • Konkrétní buněčný cyklus štěpných kvasinek.

  • Fáze dělení Schizosaccharomyces ve světlé a tmavé oblasti světelné mikroskopie

Cytokineze

Cytokineze štěpných kvasinek.

Zde jsou uvedeny obecné rysy cytokineze. Místo buněčného dělení je určeno před anafází. Anafázové vřeteno (na obrázku zeleně) je pak umístěno tak, že segregované chromozomy jsou na opačných stranách předem určené roviny štěpení.

Kontrola velikosti

Délka buněčného cyklu štěpných kvasinek závisí na podmínkách živin.

U štěpných kvasinek, kde růst řídí progresi prostřednictvím G2 / M, mutace wee1 způsobuje vstup do mitózy v abnormálně malé velikosti, což vede ke kratšímu G2. G1 se prodlužuje, což naznačuje, že postup prostřednictvím Start (začátek buněčného cyklu) reaguje na růst, když dojde ke ztrátě kontroly G2 / M. Kromě toho buňky ve špatných podmínkách výživy rostou pomalu, a proto trvá déle, než se zdvojnásobí a rozdělí. Nízké hladiny živin také resetují práh růstu, takže buňka prochází buněčným cyklem v menší velikosti. Při vystavení stresovým podmínkám [teplo (40 ° C) nebo oxidační činidlo peroxid vodíku] S. pombe buňky podstoupit stárnutí měřeno zvýšenou dobou dělení buněk a zvýšenou pravděpodobností buněčné smrti.[19] Nakonec jsou kvasinkové buňky mutantní štěpení wee1 menší než buňky divokého typu, ale průchod buněčným cyklem trvá stejně dlouho. To je možné, protože malé kvasinkové buňky rostou pomaleji, to znamená, že jejich přidaná celková hmotnost za jednotku času je menší než u normálních buněk.

Předpokládá se, že prostorový gradient koordinuje velikost buněk a mitotický vstup do štěpných kvasinek.[20][21][22]The Pom1 protein kináza (zelená) je lokalizována do buněčné kůry, s nejvyšší koncentrací na špičkách buněk. Regulátory buněčného cyklu Cdr2, Cdr1 a Wee1 jsou přítomny v kortikálních uzlech uprostřed buňky (modré a červené tečky). a, V malých buňkách je Pom1 gradient dosahuje většiny kortikálních uzlů (modré tečky). Pom1 inhibuje Cdr2, brání Cdr2 a Cdr1 v inhibici Wee1 a umožňuje Wee1 fosforylovat Cdk1, čímž inaktivuje aktivitu cyklin-dependentní kinázy (CDK) a brání vstupu do mitózy. b, V dlouhých buňkách je Pom1 gradient nedosahuje kortikálních uzlů (červené tečky), a proto Cdr2 a Cdr1 zůstávají aktivní v uzlech. Cdr2 a Cdr1 inhibují Wee1, zabraňují fosforylaci Cdk1 a tím vedou k aktivaci CDK a mitotickému vstupu. (Tento zjednodušený diagram vynechává několik dalších regulátorů aktivity CDK.)

Přepínání typu páření

Štěpné kvasinky mění typ páření replikačně vázanou rekombinační událostí, která probíhá během S fáze buněčného cyklu. Štěpné kvasinky používají k přepnutí typu páření vnitřní asymetrii procesu replikace DNA; byl to první systém, kde se ukázalo, že je nutný směr replikace pro změnu typu buňky. Studie přepínacího systému spojovacího typu vedly k objevení a charakterizaci místně specifického místa ukončení replikace RTS1, místně specifického místa pozastavení replikace MPS1 a nového typu chromozomálního otisku, který označil jednu ze sesterských chromatid na páření -typ lokus mat1. Práce na oblasti umlčeného dárce navíc vedla k velkému pokroku v porozumění vzniku a udržování heterochromatinu.[23]

Reakce na poškození DNA

Schizosaccharomyces pombe je fakultativní sexuální mikroorganismus, který může podléhat páření, když jsou omezeny živiny.[24] Vystavení S. pombe na peroxid vodíku, činidlo, které způsobuje oxidační stres vedoucí k oxidačnímu Poškození DNA, silně indukuje páření a tvorba meiotických spor.[25] Toto zjištění naznačuje, že meióza, a zejména meiotická rekombinace, může být adaptací na opravu poškození DNA.[Citace je zapotřebí ] Podporující tento názor je zjištění, že jednotlivé bazální léze typu dU: dG v DNA S. pombe stimulovat meiotickou rekombinaci.[26] Tato rekombinace vyžaduje uracil-DNA glykosyláza, enzym, který odstraňuje uracil z páteře DNA a iniciuje opravu základní excize. Na základě tohoto zjištění bylo navrženo, že k iniciaci postačuje oprava bazální excize buď uracilové báze, abazického místa nebo jednořetězcového nicku rekombinace v S. pombe.[26] Další experimenty s S. pombe naznačila, že chybné zpracování meziproduktů replikace DNA, tj. Okazaki fragmenty, způsobuje poškození DNA, jako jsou jednořetězcové zářezy nebo mezery, a že stimulují meiotickou rekombinaci.[27]

Jako modelový systém

Štěpné kvasnice se staly pozoruhodným modelovým systémem ke studiu základních principů buňky, které lze použít k pochopení složitějších organismů, jako jsou savci a zejména lidé.[28][29] Tato jednobuněčná eukaryota je nepatogenní a snadno se pěstuje a manipuluje v laboratoři.[30][31] Štěpné kvasinky obsahují jeden z nejmenších počtů genů známé genomové sekvence pro eukaryot a ve svém genomu mají pouze tři chromozomy.[32] Mnoho genů odpovědných za buněčné dělení a buněčnou organizaci v štěpných kvasinkových buňkách se také nachází v genomu člověka.[30][31][33] Regulace a dělení buněčného cyklu jsou zásadní pro růst a vývoj jakékoli buňky. Konzervované geny štěpných kvasinek byly důkladně studovány a důvod mnoha nedávných biomedicínských vývojů.[34][35] Štěpné kvasinky jsou také praktickým modelovým systémem pro pozorování buněčného dělení, protože štěpné kvasinky jsou válcovitě tvarované jednobuněčné eukaryoty, které se dělí a množí mediálním štěpením.[30] To lze snadno zjistit pomocí mikroskopie. Štěpné kvasinky mají také extrémně krátkou dobu generování, 2 až 4 hodiny, což také umožňuje snadný modelový systém pro pozorování a růst v laboratoři[31] Jednoduchost štěpných kvasinek v genomové struktuře, ale podobnosti s genomem savců, snadná schopnost manipulace a schopnost být použita pro analýzu léků je důvod, proč štěpné kvasinky významně přispívají k výzkumu biomedicíny a buněčné biologie a modelového systému pro genetickou analýzu.[31][24][29][36][37]

Genom

Schizosaccharomyces pombe se často používá ke studiu buněčného dělení a růstu kvůli konzervovaným genomovým oblastem, které se také vyskytují u lidí, včetně: heterochromatinových proteinů, velkých počátků replikace, velkých centromer, konzervovaných celulárních kontrolních bodů, funkce telomer, sestřihu genů a mnoha dalších buněčných procesů.[32][38][39] S. pombe'Genom byl plně sekvenován v roce 2002, což je šestý eukaryotický genom, který byl sekvenován v rámci projektu Genome. Odhaduje se, že ve třech chromozomech obsahujících přibližně 14 MB DNA bylo objeveno 4979 genů. Tato DNA je obsažena ve 3 různých chromozomech v jádru s mezerami v centromerické (40kb) a telomerické (260kb) oblasti.[32] Po počátečním sekvenování genomu štěpných kvasinek byly sekvenovány další předchozí nesekvenované oblasti genů. Strukturální a funkční analýza těchto genových oblastí lze nalézt na rozsáhlých štěpných kvasničních databázích, jako je PomBase.[40]

Bylo zjištěno, že 43 procent genů v projektu Genome obsahuje introny v 4739 genech. Štěpné kvasinky nemají tolik duplikovaných genů ve srovnání s nadějnými kvasinkami, pouze obsahují 5%, což činí štěpné kvasinky skvělým modelovým genomem k pozorování a dává vědcům možnost vytvářet funkčnější výzkumné přístupy. S. pombe's velkým počtem intronů dává příležitosti ke zvýšení rozsahu typů proteinů produkovaných z alternativních sestřihů a genů, které kódují srovnatelné geny u člověka.[32]Bylo sekvenováno 81% tří centromer ve štěpných kvasnicích. Bylo zjištěno, že délky tří centromer jsou 34, 65 a 110 kb. To je 300–100krát déle než centromery začínajících kvasinek. Mimořádně vysoká úroveň ochrany (97%) je také vidět v oblasti 1780 bp v regionech DGS centromery. Toto prodloužení centromer a jeho konzervativních sekvencí činí ze štěpných kvasinek praktický modelový systém, který lze použít k pozorování buněčného dělení a u lidí kvůli jejich podobnosti.[32][41][42]

PomBase[7][43] uvádí, že více než 69% genů kódujících proteiny má lidské ortology a více než 500 z nich jsou spojené s lidskými nemocemi . To dělá S. pombe skvělý systém, který lze použít ke studiu lidských genů a chorobných cest, zejména systémů buněčného cyklu a DNA kontrolních bodů.[42][44][45][46]

Genetická rozmanitost

Biodiverzita a evoluční studie štěpných kvasinek byla provedena na 161 kmenech Schizosaccharomyces pombe shromážděných z 20 zemí.[47] Modelování evoluční rychlosti ukázalo, že všechny kmeny odvozené od společného předka, který žil před ~ 2300 lety. Studie také identifikovala soubor 57 kmenů štěpných kvasinek, z nichž každý se lišil o ≥1900 SNP ;,[47] a všech detekovaných 57 kmenů štěpných kvasinek bylo prototrofních (schopných růst na stejném minimálním médiu jako referenční kmen).[47] Řada studií o genomu S.pombe podporuje myšlenku, že genetická rozmanitost štěpných kmenů kvasinek je o něco menší než u začínajících kvasinek.[47] Ve skutečnosti se v proliferaci v různých prostředích vyskytují pouze omezené variace S.pombe. Kromě toho je množství fenotypových variací segregujících ve štěpných kvasnicích menší, než je tomu u S. cerevisiae.[48] Protože většina kmenů štěpných kvasinek byla izolována z vařených nápojů, neexistuje žádný ekologický ani historický kontext tohoto šíření.

Analýza buněčného cyklu

Replikace DNA v kvasinkách byla stále více studována mnoha vědci. Další pochopení replikace DNA, genové exprese a konzervovaných mechanismů v kvasinkách může vědcům poskytnout informace o tom, jak tyto systémy fungují v savčích buňkách obecně a zejména v lidských buňkách.[39][49][50][51] U kvasinek se také pozorují další stadia, jako je buněčný růst a stárnutí, aby se tyto mechanismy pochopily ve složitějších systémech.[33][52][53][54]

S. pombe buňky stacionární fáze procházejí chronologicky stárnutí z důvodu výroby reaktivní formy kyslíku ta příčina Poškození DNA. Většinu takových škod lze běžně opravit pomocí DNA oprava základní excize a oprava nukleotidové excize.[55] Vady těchto opravných procesů vedou ke snížení přežití.

Cytokineze je jednou ze složek buněčného dělení, které je často pozorováno u štěpných kvasinek. Dobře konzervované složky cytokineze jsou pozorovány u štěpných kvasinek a umožňují nám podívat se na různé genomové scénáře a přesně určit mutace.[45][56][57] Cytokineze je trvalý krok a je velmi důležitá pro blaho buňky.[58] Výzkumníci používají zejména tvorbu kontraktilního prstence S. pombe jako modelový systém. Kontraktilní kruh je vysoce konzervovaný jak u štěpných kvasinek, tak u lidské cytokineze.[45] Mutace v cytokinezi mohou vést k mnoha poruchám funkce buňky, včetně buněčné smrti a vývoje rakovinných buněk.[45] Jedná se o složitý proces v dělení lidských buněk, ale v S. pombe jednodušší experimenty mohou přinést výsledky, které pak mohou být použity pro výzkum v modelových systémech vyššího řádu, jako jsou lidé.

Jedním z bezpečnostních opatření, která buňka přijímá k zajištění přesného dělení buněk, je kontrolní bod buněčného cyklu.[59][60] Tyto kontrolní body zajišťují eliminaci všech mutagenů.[61] To se často provádí reléovými signály, které stimulují ubikvitinaci cílů a zpomalují cytokinezi.[32] Bez mitotických kontrolních bodů, jako jsou tyto, se vytvářejí a replikují mutageny, což vede k množství buněčných problémů, včetně buněčné smrti nebo tumorigeneze pozorovaných v rakovinných buňkách. Paul Nurse, Leland Hartwell a Tim Hunt získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu v roce 2001. Objevili klíčové konzervované kontrolní body, které jsou klíčové pro správné rozdělení buňky. Tato zjištění byla spojena s rakovinou a nemocnými buňkami a jsou významným nálezem pro biomedicínu.[62]

Vědci používající štěpné kvasinky jako modelový systém také zkoumají dynamiku a reakce organel a možné korelace mezi buňkami kvasinek a buňkami savců.[63][64] Nemoci mitochondrií a různé systémy organel, jako je Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum, lze dále pochopit pozorováním dynamiky chromozomů štěpných kvasinek a úrovní a regulace proteinové exprese.[46][50][65][66][67][68]

Biomedicínský nástroj

S použitím štěpných kvasinek jako modelového systému však existují omezení: jeho odolnost vůči více lékům. „Odpověď MDR zahrnuje nadměrnou expresi dvou typů efluxních pump léků, rodiny ATP-binding cassette (ABC) ... a hlavní rodiny nadřízených“.[34] Paul Nurse a někteří jeho kolegové nedávno vytvořili S. pombe kmeny citlivé na chemické inhibitory a běžné sondy, aby zjistily, zda je možné použít štěpné kvasinky jako modelový systém výzkumu chemických léků.[34]

Například doxorubicin, velmi běžné chemoterapeutické antibiotikum, má mnoho nežádoucích vedlejších účinků. Vědci hledají způsoby, jak dále pochopit, jak doxorubicin funguje, pozorováním genů spojených s rezistencí pomocí štěpných kvasinek jako modelového systému. Byly pozorovány vazby mezi nežádoucími vedlejšími účinky doxorubicinu a metabolismem chromozomů a transportem membrány. V biotechnologiích se nyní používají metabolické modely pro cílení na léky a v budoucnu se očekává další pokrok pomocí systému modelového štěpení kvasinek.[35]

Experimentální přístupy

Štěpné kvasinky jsou snadno přístupné, snadno se pěstují a manipulují za vzniku mutantů a lze je udržovat v haploidním nebo diploidním stavu. S. pombe je normálně haploidní buňka, ale pokud je vystavena stresovým podmínkám, obvykle nedostatku dusíku, dvě buňky se spojí a vytvoří diploid, který později vytvoří čtyři spory v tetradském asku.[31] Tento proces je snadno viditelný a pozorovatelný pod jakýmkoli mikroskopem a umožňuje nám podívat se na meiózu v jednodušším modelovém systému a zjistit, jak tento jev funguje.

Na tento modelový systém lze proto použít prakticky jakýkoli genetický experiment nebo techniku, jako jsou: disekce tetrad, analýza mutagenů, transformace a mikroskopické techniky, jako jsou FRAP a FRET. Nové modely, jako je Tug-Of-War (gTOW), se také používají k analýze robustnosti kvasinek a sledování genové exprese. Vytvoření knock-in a knock-out genů je poměrně snadné a při sekvenování genomu štěpných kvasinek je tento úkol velmi přístupný a dobře známý.[69][70]

Viz také

Reference

  1. ^ Wilhelm BT, Marguerat S, Watt S, Schubert F, Wood V, Goodhead I a kol. (Červen 2008). "Dynamický repertoár eukaryotického transkriptomu sledovaný při rozlišení jednoho nukleotidu". Příroda. 453 (7199): 1239–43. Bibcode:2008 Natur.453.1239W. doi:10.1038 / nature07002. PMID  18488015. S2CID  205213499.
  2. ^ Leupold U (1950). „Die Vererbung von Homothallie und Heterothallie bei Schizosaccharomyces pombe". CR Trav Lab Carlsberg Ser Physiol. 24: 381–480.
  3. ^ Leupold U. (1993) Počátky Schizosaccharomyces pombe genetika. In: Hall MN, Linder P. eds. Počátky genetiky kvasinek. New York. Cold Spring Harbor Laboratory Press. p 125–128.
  4. ^ Mitchison JM (říjen 1957). "Růst jednotlivých buněk. I. Schizosaccharomyces pombe". Experimentální výzkum buněk. 13 (2): 244–62. doi:10.1016/0014-4827(57)90005-8. PMID  13480293.
  5. ^ Mitchison JM (duben 1990). „Štěpné kvasinky, Schizosaccharomyces pombe“. BioEssays. 12 (4): 189–91. doi:10,1002 / bies. 950120409. PMID  2185750.
  6. ^ Fantes PA, Hoffman CS (červen 2016). „Stručná historie výzkumu Schizosaccharomyces pombe: Perspektiva za posledních 70 let“. Genetika. 203 (2): 621–9. doi:10.1534 / genetika.116.189407. PMC  4896181. PMID  27270696.
  7. ^ A b C Wood V, Harris MA, McDowall MD, Rutherford K, Vaughan BW, Staines DM a kol. (Leden 2012). „PomBase: komplexní online zdroj pro štěpné kvasnice“. Výzkum nukleových kyselin. 40 (Problém s databází): D695-9. doi:10.1093 / nar / gkr853. PMC  3245111. PMID  22039153.
  8. ^ „PomBase“.
  9. ^ „PomBase“.
  10. ^ Matsuyama A, Arai R, Yashiroda Y, Shirai A, Kamata A, Sekido S a kol. (Červenec 2006). "ORFeome klonování a globální analýza lokalizace proteinu ve štěpných kvasinkách Schizosaccharomyces pombe". Přírodní biotechnologie. 24 (7): 841–7. doi:10.1038 / nbt1222. PMID  16823372. S2CID  10397608.
  11. ^ Teoh AL, Heard G, Cox J (září 2004). "Kvasnicová ekologie fermentace Kombucha". International Journal of Food Microbiology. 95 (2): 119–26. doi:10.1016 / j.ijfoodmicro.2003.12.020. PMID  15282124.
  12. ^ Florenzano G, Balloni W, Materassi R (1977). „Contributo alla ecologia dei lieviti Schizosaccharomyces sulle uve“. Vitis. 16: 38–44.
  13. ^ Gómez EB, Bailis JM, Forsburg SL (2002). „Štěpné kvasnice vstupují do nové radostné éry“. Genome Biology. 3 (6): REPORTS4017. doi:10.1186 / gb-2002-3-6-reports4017. PMC  139370. PMID  12093372.
  14. ^ Lin Z, Li WH (duben 2011). „Vývoj aerobní fermentace u Schizosaccharomyces pombe byl spojen s regulačním přeprogramováním, ale ne s reorganizací nukleosomů“. Molekulární biologie a evoluce. 28 (4): 1407–13. doi:10.1093 / molbev / msq324. PMC  3058771. PMID  21127171.
  15. ^ Douzery EJ, Snell EA, Bapteste E, Delsuc F, Philippe H (říjen 2004). „Načasování eukaryotické evoluce: sladí uvolněné molekulární hodiny proteiny a fosilie?“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 101 (43): 15386–91. Bibcode:2004PNAS..10115386D. doi:10.1073 / pnas.0403984101. PMC  524432. PMID  15494441.
  16. ^ Cena CM, Boltz KA, Chaiken MF, Stewart JA, Beilstein MA, Shippen DE (srpen 2010). "Vývoj funkce CST v údržbě telomer". Buněčný cyklus. 9 (16): 3157–65. doi:10,4161 / cc.9.16.12547. PMC  3041159. PMID  20697207.
  17. ^ Grunstein, Michael a Susan Gasser. „Epigenetika v Saccharomyces cerevisiae.“ Epigenetika. 1. Cold Spring Harbor Press, 2007.
  18. ^ Morgan, David O. (2007). Principy řízení buněčného cyklu. London: New Science Press. ISBN  978-0-19-920610-0. OCLC  70173205.
  19. ^ Coelho M, Dereli A, Haese A, Kühn S, Malinovska L, DeSantis ME a kol. (Říjen 2013). „Štěpné kvasinky nestárnou za příznivých podmínek, ale po stresu“. Aktuální biologie. 23 (19): 1844–52. doi:10.1016 / j.cub.2013.07.084. PMC  4620659. PMID  24035542.
  20. ^ Moseley, James B .; Mayeux, Adeline; Paoletti, Anne; Sestra, Paul (2009). Msgstr "Prostorový gradient koordinuje velikost buňky a mitotický vstup do štěpných kvasinek". Příroda. 459 (7248): 857–860. Bibcode:2009 Natur.459..857M. doi:10.1038 / nature08074. ISSN  1476-4687. PMID  19474789. S2CID  4330336.
  21. ^ Martin, Sophie G .; Berthelot-Grosjean, Martine (11.6.2009). "Polární gradienty kinázy rodiny DYRK Pom1 spojují délku buněk s buněčným cyklem". Příroda. 459 (7248): 852–856. Bibcode:2009 Natur.459..852M. doi:10.1038 / nature08054. ISSN  1476-4687. PMID  19474792. S2CID  4412402.
  22. ^ Sawin KE (červen 2009). "Buněčný cyklus: Buněčné dělení se zmenšilo na velikost". Příroda. 459 (7248): 782–3. Bibcode:2009 Natur.459..782S. doi:10.1038 / 459782a. PMID  19516326. S2CID  4402226.
  23. ^ Klar, Amar J.S. (01.12.2007). „Poučení ze studií střídání a umlčování štěpných kvasinek typu páření“. Výroční přehled genetiky. 41 (1): 213–236. doi:10.1146 / annurev.genet.39.073103.094316. ISSN  0066-4197. PMID  17614787.
  24. ^ A b Davey J (prosinec 1998). "Fúze štěpných kvasinek". Droždí. 14 (16): 1529–66. doi:10.1002 / (SICI) 1097-0061 (199812) 14:16 <1529 :: AID-YEA357> 3.0.CO; 2-0. PMID  9885154.
  25. ^ Bernstein C, Johns V (duben 1989). „Sexuální reprodukce jako reakce na poškození H2O2 u Schizosaccharomyces pombe“. Journal of Bacteriology. 171 (4): 1893–7. doi:10.1128 / jb.171.4.1893-1897.1989. PMC  209837. PMID  2703462.
  26. ^ A b Pauklin S, Burkert JS, Martin J, Osman F, Weller S, Boulton SJ a kol. (Květen 2009). „Alternativní indukce meiotické rekombinace z jednobázových lézí DNA deamináz“. Genetika. 182 (1): 41–54. doi:10.1534 / genetika.109.101683. PMC  2674839. PMID  19237686.
  27. ^ Farah JA, Cromie G, Davis L, Steiner WW, Smith GR (prosinec 2005). „Aktivace alternativní cesty štěpné kvasinkové meiotické rekombinace nezávislé na rec12 (spo11) za nepřítomnosti DNA klapkové endonukleázy“. Genetika. 171 (4): 1499–511. doi:10.1534 / genetika.105.046821. PMC  1456079. PMID  16118186.
  28. ^ Forsburg SL (červen 2005). „Kvasinky Saccharomyces cerevisiae a Schizosaccharomyces pombe: modely pro výzkum buněčné biologie“. Bulletin gravitační a vesmírné biologie. 18 (2): 3–9. PMID  16038088.
  29. ^ A b Forsburg SL, Rhind N (únor 2006). „Základní metody štěpení kvasinek“. Droždí. 23 (3): 173–83. doi:10,1002 / ano 1347. PMC  5074380. PMID  16498704.
  30. ^ A b C Wixon J (2002). „Vybraný organismus: Schizosaccharomyces pombe, štěpné kvasinky“. Srovnávací a funkční genomika. 3 (2): 194–204. doi:10,1002 / srov. 92. PMC  2447254. PMID  18628834.
  31. ^ A b C d E Forsburg SL. „PombeNet“. Citováno 7. února 2016.
  32. ^ A b C d E F Wood V, Gwilliam R, Rajandream MA, Lyne M, Lyne R, Stewart A, et al. (Únor 2002). "Sekvence genomu Schizosaccharomyces pombe". Příroda. 415 (6874): 871–80. Bibcode:2002 Natur.415..871W. doi:10.1038 / příroda724. PMID  11859360.
  33. ^ A b Das M, Wiley DJ, Medina S, Vincent HA, Larrea M, Oriolo A, Verde F (červen 2007). "Regulace průměru buněk, lokalizace For3p a symetrie buněk štěpením kvasinek Rho-GAP Rga4p". Molekulární biologie buňky. 18 (6): 2090–101. doi:10,1091 / mbc.E06-09-0883. PMC  1877093. PMID  17377067.
  34. ^ A b C Kawashima SA, Takemoto A, Nurse P, Kapoor TM (červenec 2012). „Analýza mechanismů odolnosti proti štěpení kvasinek s více léky k vývoji geneticky použitelného modelového systému pro chemickou biologii“. Chemie a biologie. 19 (7): 893–901. doi:10.1016 / j.chembiol.2012.06.008. PMC  3589755. PMID  22840777.
  35. ^ A b Tay Z, Eng RJ, Sajiki K, Lim KK, Tang MY, Yanagida M, Chen ES (24. ledna 2013). "Buněčná odolnost způsobená genetickým přeslechem je základem rezistence proti chemoterapeutickému léčivu doxorubicinu ve štěpných kvasinkách". PLOS ONE. 8 (1): e55041. Bibcode:2013PLoSO ... 855041T. doi:10.1371 / journal.pone.0055041. PMC  3554685. PMID  23365689.
  36. ^ Forsburg SL (září 1999). „Nejlepší droždí?“. Trendy v genetice. 15 (9): 340–4. doi:10.1016 / s0168-9525 (99) 01798-9. PMID  10461200.
  37. ^ Hoffman CS, Wood V, Fantes PA (říjen 2015). „Starověké kvasinky pro mladé genetiky: Primer na modelovém systému Schizosaccharomyces pombe“. Genetika. 201 (2): 403–23. doi:10.1534 / genetika.115.181503. PMC  4596657. PMID  26447128.
  38. ^ Sabatinos SA, Mastro TL, Green MD, Forsburg SL (leden 2013). „Reakce štěpných kvasinek na analogy nukleosidů podobná poškození savců“. Genetika. 193 (1): 143–57. doi:10.1534 / genetika.112.145730. PMC  3527242. PMID  23150603.
  39. ^ A b Hayano M, Kanoh Y, Matsumoto S, Renard-Guillet C, Shirahige K, Masai H (leden 2012). „Rif1 je globálním regulátorem načasování spalování počátek replikace ve štěpných kvasnicích“. Geny a vývoj. 26 (2): 137–50. doi:10.1101 / gad.178491.111. PMC  3273838. PMID  22279046.
  40. ^ „Vydání série PomBase“. EMBL-Evropský bioinformatický institut. Wellcome Trust Genome Campus Place Publikováno: Hinxton, Cambridge.
  41. ^ Burrack LS, Berman J (červenec 2012). „Neocentromery a epigeneticky zděděné rysy centromér“. Chromozomový výzkum. 20 (5): 607–19. doi:10.1007 / s10577-012-9296-x. PMC  3409321. PMID  22723125.
  42. ^ A b Stimpson KM, Matheny JE, Sullivan BA (červenec 2012). „Dicentrické chromozomy: jedinečné modely ke studiu funkce a inaktivace centromér“. Chromozomový výzkum. 20 (5): 595–605. doi:10.1007 / s10577-012-9302-3. PMC  3557915. PMID  22801777.
  43. ^ McDowall MD, Harris MA, Lock A, Rutherford K, Staines DM, Bähler J a kol. (Leden 2015). „PomBase 2015: aktualizace databáze štěpných kvasinek“. Výzkum nukleových kyselin. 43 (Problém s databází): D656-61. doi:10.1093 / nar / gku1040. PMC  4383888. PMID  25361970.
  44. ^ Kadura S, Sazer S (červenec 2005). „SAC-ing mitotic errors: how the vřetenový kontrolní bod (SAC) hraje obranu proti nesprávné segregaci chromozomů“. Motilita buněk a cytoskelet. 61 (3): 145–60. doi:10,1002 / cm. 20072. PMID  15887295.
  45. ^ A b C d Lee IJ, Coffman VC, Wu JQ (říjen 2012). „Sestava kontraktilního kruhu při štěpné kvasinkové cytokinéze: nedávné pokroky a nové perspektivy“. Cytoskelet. 69 (10): 751–63. doi:10,1002 / cm. 21052. PMC  5322539. PMID  22887981.
  46. ^ A b Rinaldi T, Dallabona C, Ferrero I, Frontali L, Bolotin-Fukuhara M (prosinec 2010). "Mitochondriální nemoci a role kvasinkových modelů". Výzkum kvasinek FEMS. 10 (8): 1006–22. doi:10.1111 / j.1567-1364.2010.00685.x. PMID  20946356.
  47. ^ A b C d Daniel C Jeffares a kol. (2015). Genomická a fenotypová rozmanitost Schizosaccharomyces pombe Nature Genetics 47, 235–241 doi: 10,1038 / ng.3215
  48. ^ Brown a kol. (2011) Geograficky rozmanitá sbírka izolátů Schizosaccharomyces pombe ukazuje omezenou fenotypovou variabilitu, ale rozsáhlou karyotypickou rozmanitost. G3 (Bethesda) 7: 615-26 doi: 10,1534 / g3,111,001123.
  49. ^ Mojardín L, Vázquez E, Antequera F (listopad 2013). „Specifikace původu replikace DNA a složení genomové báze ve štěpných kvasinkách“. Journal of Molecular Biology. 425 (23): 4706–13. doi:10.1016 / j.jmb.2013.09.023. hdl:10261/104754. PMID  24095860.
  50. ^ A b Forsburg SL (duben 2002). "Pouze se připojit: propojení replikace meiotické DNA s dynamikou chromozomů". Molekulární buňka. 9 (4): 703–11. doi:10.1016 / S1097-2765 (02) 00508-7. PMID  11983163.
  51. ^ Moriya H, Chino A, Kapuy O, Csikász-Nagy A, Novák B (prosinec 2011). „Meze nadměrné exprese regulátorů buněčného cyklu štěpných kvasinek in vivo a in silico“. Molekulární systémy biologie. 7 (1): 556. doi:10.1038 / msb.2011.91. PMC  3737731. PMID  22146300.
  52. ^ Das M, Wiley DJ, Chen X, Shah K, Verde F (srpen 2009). „Konzervovaná NDR kináza Orb6 řídí růst polarizovaných buněk prostorovou regulací malé GTPasy Cdc42“. Aktuální biologie. 19 (15): 1314–9. doi:10.1016 / j.cub.2009.06.057. PMID  19646873. S2CID  12744756.
  53. ^ Moseley JB (říjen 2013). „Buněčné stárnutí: symetrie se vyhýbá stárnutí“. Aktuální biologie. 23 (19): R871-3. doi:10.1016 / j.cub.2013.08.013. PMC  4276399. PMID  24112980.
  54. ^ Cooper S (2013). „Schizosaccharomyces pombe roste exponenciálně během dělícího cyklu bez bodů změny rychlosti“ (PDF). FEMS Kvasnice Res. 13 (7): 650–8. doi:10.1111/1567-1364.12072. PMID  23981297.
  55. ^ Senoo T, Kawano S, Ikeda S (březen 2017). „Oprava excize báze DNA a oprava excize nukleotidů synergicky přispívá k přežití buněk stacionární fáze štěpných kvasinek Schizosaccharomyces pombe“. Cell Biology International. 41 (3): 276–286. doi:10,1002 / cbin.10722. PMID  28032397.
  56. ^ Cadou A, Couturier A, Le Goff C, Xie L, Paulson JR, Le Goff X (březen 2013). „Kin1 kináza a kalcineurin fosfatáza spolupracují na propojení sestavy aktinového kruhu a syntézy septa ve štěpných kvasinkách“. Biologie buňky. 105 (3): 129–48. doi:10.1111 / boc.201200042. PMID  23294323.
  57. ^ Balazs A, Batta G, Miklos I, Acs-Szabo L, Vazquez de Aldana CR, Sipiczki M (březen 2012). "Zachovalé regulátory procesu buněčné separace v Schizosaccharomyces". Plísňová genetika a biologie. 49 (3): 235–49. doi:10.1016 / j.fgb.2012.01.003. hdl:10261/51389. PMID  22300943.
  58. ^ Rincon SA, Paoletti A (říjen 2012). "Mid1 / anillin a prostorová regulace cytokineze ve štěpných kvasinkách". Cytoskelet. 69 (10): 764–77. doi:10,1002 / cm. 21010. PMID  22888038.
  59. ^ Das M, Chiron S, Verde F (2010). „Prostorová organizace mitochondrií ve štěpných kvasinkách závislá na mikrotubulích“. Mikrotubuly: in vivo. Metody v buněčné biologii. 97. 203–21. doi:10.1016 / S0091-679X (10) 97012-X. ISBN  9780123813497. PMID  20719273.
  60. ^ Fraser HB (2013). „Transkripce regulovaná buněčným cyklem se asociuje s časováním replikace DNA u kvasinek a lidí“. Genome Biology. 14 (10): R111. arXiv:1308.1985. doi:10.1186 / gb-2013-14-10-r111. PMC  3983658. PMID  24098959.
  61. ^ Li PC, Green MD, Forsburg SL (2013). „Mutace narušující methylaci histonu mají různé účinky na načasování replikace v centromere S. pombe“. PLOS ONE. 8 (5): e61464. Bibcode:2013PLoSO ... 861464L. doi:10.1371 / journal.pone.0061464. PMC  3641051. PMID  23658693.
  62. ^ "Sir Paul Nurse - životopisný". Oficiální stránka Nobelovy ceny. 2001. Citováno 7. února 2016.
  63. ^ Zhao J, Lendahl U, Nistér M (březen 2013). „Regulace mitochondriální dynamiky: konvergence a divergence mezi kvasinkami a obratlovci“. Buněčné a molekulární biologické vědy. 70 (6): 951–76. doi:10.1007 / s00018-012-1066-6. PMC  3578726. PMID  22806564.
  64. ^ Abelovska L (2011). „Mitochondrie jako proteanské organely: membránové procesy, které ovlivňují mitochondriální tvar v kvasinkách“. Obecná fyziologie a biofyzika. 30 Spec No (5): S13-24. doi:10,4149 / gpb_2011_SI1_13. PMID  21869447.
  65. ^ Chino A, Makanae K, Moriya H (3. září 2013). „Vztahy mezi počtem kopií genů regulátoru buněčného cyklu a hladinami exprese proteinů v Schizosaccharomyces pombe“. PLOS ONE. 8 (9): e73319. Bibcode:2013PLoSO ... 873319C. doi:10.1371 / journal.pone.0073319. PMC  3760898. PMID  24019917.
  66. ^ Raychaudhuri S, Young BP, Espenshade PJ, Loewen C (srpen 2012). „Regulace metabolismu lipidů: příběh dvou kvasinek“. Současný názor na buněčnou biologii. 24 (4): 502–8. doi:10.1016 / j.ceb.2012.05.006. PMC  4339016. PMID  22694927.
  67. ^ Babu M, Vlasblom J, Pu S, Guo X, Graham C, Bean BD a kol. (Září 2012). "Interakční krajina komplexů membránových proteinů v Saccharomyces cerevisiae". Příroda. 489 (7417): 585–9. Bibcode:2012Natur.489..585B. doi:10.1038 / příroda11354. PMID  22940862. S2CID  4344457.
  68. ^ Suda Y, Nakano A (duben 2012). "Kvasnicový Golgiho aparát". Provoz. 13 (4): 505–10. doi:10.1111 / j.1600-0854.2011.01316.x. PMID  22132734.
  69. ^ „Iniciativa Trans-NIH.pombe“. 2002. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  70. ^ Green, M. D. Sabatinos, S. A. Forsburg, S. L. (2009). Mikroskopické techniky pro zkoumání replikace DNA ve štěpném kvasinkovém žurnálu. Metody v molekulární biologii. 521. 463–82. doi:10.1007/978-1-60327-815-7_26. ISBN  978-1-60327-814-0. PMID  19563123.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)

externí odkazy