X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

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 дрожжиоказались 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.

Список использованной литературы:

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

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.

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

Код для цитирования: Скопировать