Schizosaccharomyces pombe

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Schizosaccharomyces pombe
Schizosaccharomyces pombe під скануючим електронним мікроскопом
Біологічна класифікація
Домен: Еукаріоти (Eukaryota)
Царство: Гриби (Fungi)
Підцарство: Вищі гриби (Dikarya)
Відділ: Аскоміцети (Ascomycota)
Підвідділ: Taphrinomycotina
Клас: Schizosaccharomycetes
Порядок: Schizosaccharomycetales
Родина: Schizosaccharomycetaceae
Рід: Schizosaccharomyces
Вид: S. pombe
Біноміальна назва
Schizosaccharomyces pombe
Посилання
US-NLM-NCBI-Logo.svg NCBI: 4896
Wikispecies-logo.svg Віківиди: Schizosaccharomyces pombe

Schizosaccharomyces pombe — вид дріжджів, що розмножуються симетрічним (бінарним) поділом, широко використовується як модельний організм.

Опис[ред.ред. код]

Schizosaccharomyces pombe — одноклітинний еукаріот, паличкоподібної форми. За розміром має приблизно від 2 до 3 мікрон в діаметрі і від 7 до 14 мікрон в довжину. S. pombe зазвичай зустрічається при спиртному бродіння цукру в субтропічних регіонах[1].

Організм був знайдений та описаний в 1893 році, коли група Лабораторії Асоціації пивоварів в Німеччині досліджувала осад від виготоплення просяного пива, імпортованого із Східної Африки, що мало сумнівний кислий смак[2]. П. Лінднер був першим, хто описав Schizosaccharomyces pombe. За назву він вибрав слово «пиво» мовою суахілі, pombe. Цей організм був ідентифікований як дріжджі, і став відомим як дріжджі, що діляться, тому що це він відтворюється за допомогою симетричного поділу на відміну від брунькування у більшості інших дріжджів, зокрема пивних дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Назва Schizosaccharomyces, від лат. Schizo- — «інший», «різний», вже використовувалося для опису інших видів, що діляться симетрично[2].

Використання як модельного організму[ред.ред. код]

Дослідження цього організму, включаючи секвенування генома, були важливими через те, що S. pombe — простий одноклітинний організм, який, проте, розділяє багато спільних рис з клітинами складніших еукаріотів[3]. Дослідники ідентифікували багато генів S. pombe, пов'язаних з хворобами людини, зокрема кістозний фіброз, спадкову глухоту і діабет[3]. Найбільша група генів, пов'язана із хворобами людини — 23 гена, залучені в утворення раку. Ці гени беруть участь в ремонті ДНК і регуляції клітинниго циклу — всі ці процеси впливаються на підтримку стабільності генома[3]. Ці відкриття дуже важливі, тому що дозволяють дослідникам більше дізнатися про еволюцію як одноклітинних, так багатоклітинних еукаріотичних організмів.

У підтверження важливості досліджень цього організму свідчить той факт, що Пол Нерс, разом із Лі Гартвелом і Тімом Гантом, отримав в 2001 році Нобелівську премію з фізіології і медицини за дослідження регулювання клітинного циклу, працюючи саме з S. pombe.

Геном[ред.ред. код]

S. pombe був шостим еукаріотичним організмом, чий геном був повністю секвенований. S. pombe має дуже малий і компактний для еукаріотів геном, що містить 13,8 мін. пар основ, 4824 гени, та розділений на 3 хромосоми: I (5,7 Mbp), II (4,6 Mbp) і III (3,5 Mpb). Це найменьше число кодуючих білки генів серед свіх відомих еукаріотів[3]. Всі 3 хромосоми — лінійні, але кругові хромосоми спостерігаються в деяких мутантах. Це відбувається, якщо S. pombe втрачає прості повтори на самих кінцях хромосом або субтеломені елементи, у цьому випадку хромосоми зливаються своїми кінцями, формуючі круглі хромосоми[4]. Три центромери займають 35, 65 і 110 kbp відповідно на кожній хромосомі, залишаючи 12,5 унікальної послідовності[3].

4730 інтронів розподілені серед 43 % генів, максимум 15 інтронів в межах єдиного гена, 614 мають два або більше інтронів. Дослідження інтронів S. pombe важливі для розуміння їх виникнення та розповсюдження. Велике число інтронів забезпечує можливості для альтернативного сплайсінга, що дає кілька варіантів тих же самих білків, що важливо як у регуляторних шляхах, так і забезпечує збільшення кількості типів білків у клітині.

Відома цінність S. pombe для дослідження функцій генів, пов'язаних з хворобами людини. Гени цього організму кодують білки, що виробляють продукти схожі до 289 відомих білків, мутації або вилучення яких приводять до хвороб людини[3]. 172 білків S. pombe мають схожість цими білками людини. Серед них 23 гени залучені у виникнення раку. Інші — залучені в хвороби обміну речовин (12 генів), неврологічі (13 генів), серцеві хвороби (1 ген) і хвороби нирок (1 ген)[3].

Структура клітини та метаболізм[ред.ред. код]

S. pombe — хемоорганотроф, тобто використовує органічні сполуки як джерело енергії і не вимагає світла для росту. Ці організми — факультативні аероби, тобто можуть рости як за аеробними, так і за анаеробними умовами, крім того, фони проявляють бродіння за аеробними умовами за наявністю додаткового цукру[5]. Спиртова гідрогеназа (ADH) каталізує редукування ацетальдегіду до етанолу на останньому кроці спиртного бродіння. Ця реакція пов'язана з окисленням NADH і забезпечує NAD+ для окислення гліцеральдегід-3-фосфата в процесі глуколізу. Тому, виробництво етанолу важливе для підтримання окислювально-відновлювального балансу в цитоплазмі.

S. pombe є природним ауксотрофом інозитолу. Інозитол важливий для росту всіх клітин еукаріотів, тому що він використовується для синтезу важливих мембранних фосфоліпідів, фсіногліпіду і глікозилфосфатиділінозитолу. Ці речовини грають важливу роль в шляхах передічі сигналів. Вважається, що S. pombe як ауксотроф інозитолу, тому що його природне оточення зазвичай містить велику кількість фітієвої кислоти, яка може використовуватися як джерело інозитолу за певними умовами.

Екологія[ред.ред. код]

S. pombe знаходять переважно в алкогольних напоях, і таким чином він не крає важливою ролі у природі. Проте, це — один з видів, що грають важливу роль в бродінні чайного гриба (Kombucha). Чайний гриб — це традиційний метод бродіння підсолоджуваного чаю, що залучає симбіоз дріжджів і оцетовокислих бактерій. Вивчення екології дріжджів в бродінні чайного грибу показує, що S. pombe легко вступає в симбіоз з іншими видами дріжджів (наприклад B. bruxellensis, C. stellata, T. delbrueckii і Z. bailii). S. pombe і інші дріжджі перероблюють цукор в чай на етанол, а етанол потім окисляють оцетовокислі бактерії, виробляючи оцетову кислоту. S. pombe важливий у суспільстві через його здатність терпіти високі концентрації цукру. Ізольовані S. pombe, T. delbrueckki і Z. bailii витримують концентрацію клюкози до 60 % і зазвичай використовуються в бродінні солодких і шампанських вин. Із течінням бродіння, види з низькою кислотною толерантністю поступово відмирають, S. pombe, з помірною толерантністю до кислих умов, через 10 день. Загалом, осмотолерантний S. pombe та інші починають бродіння чайного гриба, але процес закінчується іншими, толерантноми до кислоти видами[6].

Примітки[ред.ред. код]

  1. Eijkman, C. «Microbiological Aspects of Arrack Production in Batavia.». Centralblatt für Bakteriologie und Parasitenkunde, 1894. Band 16. p. 97-103. 
  2. а б Lindner, V. «Schizosaccharomyces Pombe n. sp., ein neuer Gährungserreger.». Wochenschrift für Brauerei. 1893. Volume 10. p. 1298-1300. 
  3. а б в г д е ж Wood, V. et al. The genome sequence of Schizosaccharomyces pombe. // Nature, 415 (2002) С. 871-880.
  4. Zhou, J., Qi, H., Schulz et al. Schizosaccharomyces pombe pfh1+ Encodes an Essential 5' to 3' DNA Helicase That Is a Member of the PIF1 Subfamily of DNA Helicases // Molecular Biology of the Cell, 13 (2002) С. 2180-2191.
  5. Sakurai, M., Tohda, H., Kumagai, H., and Giga-Hama, Y. A distinct type of alcohol dehydrogenase, adh4+, complements ethanol fermentation in an adh1-deficient strain of Schizosaccharomyces pombe // FEMS Yeast Research, 4 (2004) (6) С. 649-654.
  6. Teoh, A.L., Heard, G., Cox, J. Yeast ecology of Kombucha fermentation // International Journal of Food Microbiology, 95 (2004) (2) С. 119-126.

Посилання[ред.ред. код]

MicrobeWiki: Schizosaccharomyces pombe

Основні модельні організми в генетиці
Фаг лямбда | Кишкова паличка | Хламідомонада | Tetrahymena | Дріжджі (Пивні дріжджіSchizosaccharomyces pombe) | Neurospora | Кукурудза | Arabidopsis | C. elegans | Дрозофіла | Даніо-реріо | Пацюк сірий | Миша хатня