? כיצד מתבטאים גנים וביטוי גנים , בירה , על הקשר שבין עוגות
כיצד מתבטאים גנים? על הקשר שבין עוגות ,בירה ,וביטוי גנים ד"ר עינת זלצקבר מכון ויצמן למדע פרופ' ערן סגל SegaLab שמר האפייה - Saccharomyces cerevisiae • שמרים הם פטריות חד תאיות • השמר הוא תא אאוקריוטי (בעל גרעין אמיתי) ,ועל כן בעל דמיון רב לתא אדם • קיימים מינים שונים של שמרים • שמר האפייה הוא אחד מהאורגניזמים (יצורים חיים) הנחקרים ביותר בביולוגיה SegaLab שמר האפייה - Saccharomyces cerevisiae • קוטר תא של שמר האפייה הוא 4-10מיקרומטר (מיקרון) • שמר האפייה מתחלק על ידי הנצה כל ~90דקות • בדרך זו השמר מתרבה באמצעות רביה אל-מינית נדידת הדנ"א חלוקת הגרעין הכפלת הדנ"א הנצה היפרדות התאים אמא SegaLab בת התחלה שמר האפייה - Saccharomyces cerevisiae • בתנאים מסוימים יכול שמר האפייה להתרבות באמצעות רביה מינית Mating 1n 2n 1n a ספורולציה Germination a a אסקוס 4ספורות SegaLab Germination שמרים -שימושים שונים בתעשייה • בתנאים מסויימים שמר האפייה מפרק גלוקוז (סוכר) על ידי פרמנטציה (תסיסה) C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 פחמן דו-חמצני אלכוהול • לפרמנטציה יש שימוש בתעשיות שונות SegaLab גלוקוז שמרים -שימושים שונים בתעשייה בירה יין + CO2אלכוהול אפייה SegaLab גלוקוז שמרים ככלי מחקר במעבדה יתרונות - • זמן חלוקה קצר • עלויות גידול נמוכות • קל לבצע בשמרים מניפולציות גנטיות (הוספה/שינוי/מחיקת גנים) • תאים אאוקריוטים – רלבנטי לחקר תאי אדם SegaLab כיצד מגדלים שמרים במעבדה? אינקובטור 30ºc - גידול במצע נוזלי גידול על גבי מצע מוצק SegaLab כיצד מגדלים שמרים במעבדה? ניתן לגדל שמרים בצלחות המחולקות לבאריות הדבר מאפשר לגדל זנים שונים של שמרים ,או להשתמש בתנאי גידול שונים SegaLab 96באריות 6באריות 384באריות 24באריות ביטוי גנים תא אאוקריוטי גרעין התא כרומוזום דנ"א דנ"א SegaLab ביטוי גנים כל התאים בגוף האדם מכילים את אותו הדנ"א כיצד יתכן שיש לנו תאים מסוגים שונים? מדוע גנים מסוימים מתבטאים רק בתנאים מסוימים? לא כל הגנים מתבטאים כל הזמן ובאותה רמה SegaLab ביטוי גנים דנ"א שעתוק דנ"א רנ"א תרגום חלבון חלבון אא רנ" רנ" גן גן – מקטע דנ"א המקודד לחלבון פרומוטר – איזור בקרה הקובע את ביטוי הגן (מתי וכמה) SegaLab אזור בקרה בקרת ביטוי גנים – המוטיבציה למחקר • הבנה בסיסית של מערכת השיעתוק • במחלות שונות כגון סרטן יש ביטוי יתר או ביטוי חסר של גן מסוים • שימושים תעשייתיים (למשל ייצור הורמונים) במקרי לימפומה רבים ,הגן המקודד לחלבון אשר מונע מוות של תאים עובר טרנסלוקציה לכרומוזום אחר. מעבר זה גורם לביטוי יתר של החלבון ,מונע מוות של תאים פגומים ,ומוביל להתפתחות סרטן. SegaLab בקרת ביטוי גנים – שאלת המחקר כיצד רצף הדנ"א של הפרומוטר מכתיב את ביטוי הגן? SegaLab שיטת העבודה בחינת השפעת פרומוטרים בעלי רצף שונה על ביטוי גן קבוע גן קבוע SegaLab פרומוטר משתנה שיטת העבודה •בחינת השפעת פרומוטרים שונים על ביטוי חלבון פלואורסנטי צהוב ( )YFPעל ידי שימוש בהנדסה גנטית • מקור הגן המקודד לחלבון הצהוב במדוזה גן המקודד לחלבון צהוב פרומוטר משתנה הכנסת מקטע הדנ"א לשמרים שמר המבטא חלבון צהוב SegaLab שיטת העבודה איך מכניסים דנ"א זר לשמרים? דמיון לשמר YFP הכנסת מקטע הדנ"א לשמרים (טרנספורמציה) רה-קומבינציה פרומוטר דמיון לשמר מייצרים את מקטע הדנ"א הרצוי כשמצדדיו רצף הדומה לרצף שנמצא על גבי הדנ"א של השמר מקטע דנ"א כרומוזום שמרי כרומוזום שמרי המכיל את מקטע הדנ"א הרצוי שמר המבטא חלבון צהוב תחת בקרת הפרומוטר שהוכנס SegaLab שיטת העבודה על מנת לאסוף די מידע על השפעת רצף הפרומוטר על ביטוי גנים ,יש צורך בבחינת פרומוטרים רבים פרומוטר 4 פרומוטר 3 פרומוטר 2 פרומוטר 1 Chr. 15 YFP שמרים המבטאים חלבון צהוב תחת בקרת פרומוטרים שונים SegaLab שיטת העבודה כיצד ניתן לייצר מאות זנים שונים של שמרים בצורה יעילה? SegaLab שיטת העבודה נעזרים ברובוטים רובוט מספר 1 רובוט מספר 2 SegaLab שיטת העבודה .1הכנת ספריות שמרים המכילות פרומוטרים שונים תוך העזרות ברובוט מספר 1 מקטע דנ"א כרומוזום שמרי כרומוזום שמרי המכיל את מקטע הדנ"א הרצוי גידול השמרים בצלחות עם 96באריות בכל בארית גדל זן שמר המכיל פרומוטר אחר SegaLab שיטת העבודה .2מדידות הביטוי שמוכתב על ידי הפרומוטרים השונים תוך שימוש ברובוט מספר 2 הפלואורסנציה ומספר התאים נמדדים מכל בארית כל 15דקות במשך מספר שעות עד מספר ימים SegaLab שיטת העבודה גידול האוכלוסיה )(OD פרומוטר ביקורת חלבון צהוב ()YFP 1 1 כמות SegaLab כמות תוצאות הניסוי כמות 10 זמןTime )(hours 0 0 1000 10 זמןTime )(hours ביקורת לכך שמערכת השעתוק תקינה 0 0 10 זמןTime )(hours 0 0 ביקורת לכך שקצב גידול התאים תקין שיטת העבודה .3אנליזה מדידת רמות ביטוי הYFP- תחת בקרת פרומוטרים שונים חלבון צהוב ((YFP 1 מה משותף לפרומוטרים שמתבטאים ברמה גבוהה? מה משותף לפרומוטרים שמתבטאים ברמה נמוכה? כמות מה ההבדל בין פרומוטרים שמתבטאים ברמה נמוכה ופרומוטרים שמתבטאים ברמה גבוהה? 10 פיתוח מודל חישובי שיוכל לחזות ביטוי של גן על בסיס רצף הפרומוטר שלו שימוש במודל כדי לייצר פרומוטרים רצויים SegaLab זמןTime )(hours תוצאות הניסוי 0 0
© Copyright 2024