https://bodybydarwin.com
Slider Image

BeerSci: מה שמרכיב המפתח של באר חושף על הגנום שלנו

2022

החבר הכי טוב של המבשל

סריקה אלקטרונית קפואה ומוקפאת באמצעות מיקרוקראף אלקטרונים של Saccharomyces cerevisiae.

הכירו את Saccharomyces cerevisiae שמרים של מבשלת הבירה הצנועה ושיתוף אלוהים תושב למאמצים המתבשלים של BeerSci.

בני אדם מנצלים את יכולת התסיסה של S. cerevisiae במשך אלפי שנים. בלעדיו לא היינו אוכלים בירה, לחם או יין. בנוסף לשימושים בייצור המזון, S. cerevisiae הוא גם כלי מדהים לביולוגיה מולקולרית ותאית, כזו שעוזרת למדענים להשליך את הכללים של אופן הפעולה של התאים שלנו ולקבל רמזים למתרחש ברמה המולקולרית כשדברים הולכים שגוי.

למדנו על ידי מחקר של S. cerevisiae, הרבה ממה שאנו מבינים לגבי תהליכים תאיים איוקריוטים וביטוי גנים אקולוגיים.

הסיבה לכך היא ש. Cerevisiae הוא אחד התאים האורקריוטיים הפשוטים ביותר - תאים כמו אלה המרכיבים את הכלב שלך, עציצי הבית שלך או הברמן המקומי. למעשה, בשנת 1996 S. cerevisiae הפך לאוקריוט הראשון שהרצף את הגנום שלו. על פי מסד הנתונים של הגנום Saccharomyces, בגנום של S. cerevisiae יש כ 12, 100, 000 זוגות בסיס וכ -6, 600 מסגרות קריאה פתוחות (כלומר מקומות בגנום שיכולים להכיל גן).

רובכם, אני בטוח, זוכרים שישנם שני סוגים כלליים של תאים: פרוקריוטים ואוקריוטים. זה לא גרעין "ו"יש לו גרעין." זה הכל נכון, אבל ההבדלים בין שני סוגים של תאים הם הרבה יותר עמוקים מזה. חיידקים - פרוקריוטים - מארגנים את החומר הגנטי שלהם בצורה שונה לחלוטין (ופשוטה בהרבה) לפרוקריוטות יש בדרך כלל נתח של DNA לגנום - בדרך כלל מעגלי - וכמה נתחים נוספים, הנקראים פלסמידות, בועטים בציטוזול. אותם פלסמידים ממש מועילים לעשות דברים כמו שיתוף גנים בין חיידקים, וכיצד זן אחד עמיד לאנטיביוטיקה של חיידקים יכול להעביר עמידות אנטיביוטית לחבורה של זנים כמעט שאינם קשורים של חיידקים במעיים שלך. למשל, הגנים שבחיידקים נקראים בדרך כלל בדיוק כפי שהם נמצאים ב- DNA, כמו שאתה קורא את המשפט הזה. אין גושי מכתבים מתערבים כדי לטשטש את העניינים.

האוקריוטות, לעומת זאת, מקבצות את כל ה- DNA הזה (ויש להם הרבה ממנו) למתחם DNA-חלבון הנקרא כרומטין, ואז מורמת את הכרומטין לכרומוזומים בודדים. יתר על כן, הגנים בנויים בצורה כזו שהם חייבים להיות מעובדים בכבדות לפני שהם יוכלו אי פעם "לתקן" חלבון פונקציונלי. חלק גדול ממה שאנו מבינים לגבי תהליכים תאיים איוקריוטים וביטוי גנים איוקריוטים, למדנו על ידי לימוד המכניקה המולקולרית של S. cerevisiae .

מדוע אני ממשיך בקשר לכל זה? מכיוון שכשאני חקרתי את הגנום של S. cerevisiae כדי לגלות אילו לוקוסים של גנים או גורמים אחרים אחראים, למשל, לתכונות המייצרות אסתר של שמרי איילים בריטיים או לסבילות החום ופרופילי הנחתה גבוהה של שמרי סיסון, אני מצאתי משהו כל כך מגניב שרציתי לכתוב עליו. מצאתי מאמר בגיליון 20 במאי 2010 של " טבע" שתיאר כיצד ביולוגים ומדעני מחשבים מאוניברסיטת וושינגטון קבעו כיצד כרובוזומים עשויים להיות מסודרים בתא שמרים רגיל וכיצד ארגון זה עשוי להשפיע על ביטוי הגנים. בסופו של דבר, יש לכך השלכות על האופן בו אנו מבינים את ביטוי הגנים האנושי.

קצת רקע: אחד הממצאים המפתיעים בעשור האחרון בערך הוא שזה לא רק מה שיש בגנים שמשפיע על איפורו הפיזי והכימי של האורגניזם, אלא איך הגנים האלה נארזים בכרומטין שחשוב. לתחום שחשב למעלה ממאה שנה שגנים הם מלך, זו תוצאה מטורפת, ואחד המועדפים עלי בזיכרון האחרון.

אך מסתבר שגם לא רק שאריזת הגנים חשובה, כך גם מיקום הכרומוזום בגרעין. חשבו על זה ככה: אם היה לכם מכשיר Xerox ומספר זמן מסוים, רוב הסיכויים שתמצו Xerox את כל המסמכים שהיו הכי קרובים אליכם, במקום לגרור את המכונה ההיא למשרד כדי להעתיק משהו רחוק. זה מה שעושה ארגון הכרומוזומים - לא משנה אם שני גנים נמצאים מעט זה בזה על גדיל ליניארי של "גנום" אם הם בסופו של דבר באמצע הגרעין זה מזה. במקום זאת, זה גם חשוב אם אזורים בשני כרומוזומים שונים לחלוטין נעימים אחד ליד השני בגרעין - אתם מקבלים הרבה עותקים של תוצר גנים מאזורי כרומוזומים הסמוכים זה לזה. העיתון המדובר פירט כיצד החוקרים הצליחו להסתכל על כל הלוקוסים הכרומוזומים הצמודים במרחב על ידי שימוש בשיטה חדשה יחסית ליצירת ספריות DNA של אותם אינטראקציות, ואז למפות ולדגמן כיצד 16 הכרומוזומים בגרעין S. cerevisiae מקיימים אינטראקציה. אחד את השני.

דיברתי עם אחד מחברי העיתון, וויליאם נובל, על השיטה והתוצאות. אחת התוצאות היותר מפתיעות (ומדאיגות בתחילה) של העבודה הייתה כיצד הכרומוזום XII נבדל מהכרומוזומים האחרים. הנתונים הראו כי בשונה מהאחרים, ל- XII היה מסלול ענקי שקיים בקשר לאף דבר אחר. נובל אמר שהוא ועמיתו שערך את הניתוח דאגו שישנו חפץ בנתונים, מה שגורם לכרומוזום XII להיראות אחרת כשלא היה. אך בדיקה נוספת חשפה את התשובה: בניגוד לכל שאר הכרומוזומים, XII יושב בחלקו במבנה גדול המכונה הגרעין, שם נוצר RNA ריבוזומלי. הגרעין פועל כמו מחסום כך שזרועות הכרומוזום לא יכולות להתקרב זו לזו - כמו כמו שקשה לתת למתאבק בסומו חיבוק דוב בלי זרועות הניתנות להרחבה של המפקח.

החוקרים גילו כי מרבית האינטראקציות בין הכרומוזומים התרחשו באתרים הסמוכים לסנטרומרים. ואולי לא במפתיע, האתרים שידוע שקודדים ל- tRNA, לא משנה היכן הם נמצאו בכרומוזום, נטו להתחבר לאשכולות, וכי אשכול כזה התמקם בגרעין. הגיוני שגני ה- tRNA יתקבצו באזור בו מתרחש תרגום פעיל וסינתזת חלבון.

לאחר ששוחחנו על ממצאי העיתון, דיברנו נובל ואני על ההשלכות האפשריות. מחקרים אחרים הציעו (וזה מחזק אותם) כי הסדר הגרעיני - כיצד הכרומוזומים מארגנים את עצמם בגרעין - אכן משפיע על האופן בו הגנים באים לידי ביטוי בקיום היומיומי של האורגניזם. הסיפור שמאחורי "האם אתה תוצר של הגנים שלך" הופך להיות עכור יותר במהלך החודש. מחקרים דומים נעשו עבור גנומים אחרים, כולל אנושיים, אך מכיוון שגנומים אלה גדולים ומורכבים, לא ניתן לקבל את אותה הרזולוציה שקיבלה קבוצת אוניברסיטת וושינגטון עם שמרים ניצנים.

חצי תבנית

אריזה גרעינית

שתי תצוגות של הארגון המרחבי של הכרומוזומים ב- S. cerevisiae. שים לב איך הגוש הירוק בולט לצד אחד. זה החלק של הכרומוזום XII בגרעין. שתי הזרועות הבולטות ממנו הם אזורי האינטראקציה הנמוכה שנראו בתרשים Circos.

שום דבר מכל זה לא קשור לבישול, אני יודע. אבל ממש כמו שנפילה בחור הוויקי מובילה לפעמים לתגליות מעניינות, חפירה בעשרות מאמרים מדעיים על גנום השמרים מובילה לכמה תגליות מעניינות אחרות.

כדי להחזיר את זה לחלל הבישול, הנה מתכון הדומה לזה של אייל שנבשל בערך באותו זמן בו גילו מדענים אירופאים מחדש את יצירתו של גרגור מנדל על "יחידות ירושה דיסקרטיות". עיצבנו את המודל אחרי ה- 15 בנובמבר 1901 KK על ידי פרויקט Pretty Things Ale, עצמו מבוסס על מתכון לבירה שנבשלה בלונדון ביום השמות שלה. זהו מתכון מחית חלקי מכיוון שלצוות באר בארסי אין ציוד לפגוע בכוח הכבידה של יעד 1.079 בקבוצה הכוללת 5 ליטרים.

רכיבים
4 פאונד מאריס אוטר
1 קילו מאלט חום
קריסטל 120 גרם
6 גרם קריסטל 80
1 גרם שוקולד מאלט
4 קילוגרם DME קל במיוחד
2 קילוגרם הפוך לא. 3

הוסף 2.5 ק"ג של ה- DME בעת הבערה כדי לשמור על כוח הכבידה למטה ולהגדיל את השימוש בהופ.
1.5 קנט מזרח קינג גולדינג ו -0.15 גרם Centennial - 90 דקות
1.5 קנט מזרח קינג גולדינג וחצי ברמלינג קרוס - 60 דקות
1.5 קנט מזרח קינג גולדינג וחצי ברמלינג קרוס - 30 דקות
Wyeast London III (1318)

הוראות
מתלה אחרי שבועיים ויבש הופ בשני עם 1 גרם. של חתיכת א.ק.ג וברמלינג קרוס.

הבירה בסופו של דבר הייתה קלה יותר מה- 15 בנובמבר 1901 KK ale ששימשה השראה לזו זו (יותר שוקולד חום מאשר חום כהה), אך היא עדיין הייתה אייל חורפי נחמד ב -8.1% ABV.

בשבוע הבא: הגנום של שעורה פענח!
עקוב אחר BeerSci בטוויטר! @BeerSci

הספורט האולימפי ככל הנראה יהרוג אותך

הספורט האולימפי ככל הנראה יהרוג אותך

האשימו ברגים רופפים ו'אופטימיות מוגזמת 'בעיכוב האחרון של טלסקופ החלל החדש של נאס"א

האשימו ברגים רופפים ו'אופטימיות מוגזמת 'בעיכוב האחרון של טלסקופ החלל החדש של נאס"א

אירוע ההלבנה האחרון של חסם המחסום הגדול של שונית הגדולה יכול לאיית את הסוף

אירוע ההלבנה האחרון של חסם המחסום הגדול של שונית הגדולה יכול לאיית את הסוף