https://bodybydarwin.com
Slider Image

BeerSci: Hvad Beer's nøgleingrediens afslører om vores egne gener

2021

Bryggeriets bedste ven

Frosset, frysefaktureret scanningselektronmikrokraft af højtryk af Saccharomyces cerevisiae.

Mød Saccharomyces cerevisiae den ydmyge brygger gær og beboer-samskab til BeerSci's bryggeri.

Mennesker har udnyttet S. cerevisiaes fermenteringsdygtighed i tusinder af år. Uden det ville vi ikke have øl, brød eller vin. Ud over dens anvendelser inden for fødevareproduktion er S. cerevisiae også et fantastisk værktøj til molekylær- og cellebiologi, et som hjælper forskere med at udpege reglerne for, hvordan vores celler fungerer og få ledetråde til, hvad der sker på molekylært niveau, når ting går forkert.

Meget af det, vi forstår om eukaryote cellulære processer og eukaryot genekspression, lærte vi ved at studere S. cerevisiae.

Det er fordi S. cerevisiae er en af ​​de enkleste eurkaryote celler - celler som dem, der udgør din hund, dine stueplanter eller din lokale bartender. Faktisk blev S. cerevisiae i 1996 den første eukaryot, der fik sit genom sekventeret. I henhold til Saccharomyces genomdatabasen har S. cerevisiae 's genom ca. 12.100.000 basepar og ca. 6.600 åbne læserammer (det vil sige steder i genomet, der muligvis kan indeholde et gen).

De fleste af jer, jeg er sikker på, husk, at der er to generelle typer celler: prokaryotisk og eukaryotisk. Det er ingen kerne "og" har en kerne. "Det er alt sandt, men forskellene mellem de to typer celler er meget dybere end det. Bakterier - prokaryoter - organiserer deres genetiske materiale i et helt andet (og meget enklere) ) Prokaryoter har normalt kun en del af DNA til et genom - normalt cirkulært - og et par ekstra bidder, kaldet plasmider, der sparker rundt i cytosolen. Disse plasmider er virkelig nyttige til at gøre ting som at dele gener mellem bakterier, og det er, hvordan en antibiotikaresistent bakteriestamme kan passere antibiotikaresistens til en masse næsten uafhængige bakteriestammer i f.eks. dine tarme. Generne i bakterier læses generelt nøjagtigt, som de findes i DNA'et, sådan som hvordan du læser denne sætning.Ingen mellemliggende brevbunker for at skjule tingene op.

På den anden side bundler eukaryoter alt det DNA (og de har meget af det) i et protein-DNA-kompleks, kaldet kromatin, og derefter kromatin viklet ind i individuelle kromosomer. Endvidere er generne konstrueret på en sådan måde, at de skal behandles kraftigt, før de nogensinde kan "kode" for et funktionelt protein. Meget af det, vi forstår om eukaryote cellulære processer og eukaryot genekspression, lærte vi ved at studere molekylmekanikken i S. cerevisiae .

Hvorfor går jeg videre med alt dette? Fordi da jeg undersøgte S. cerevisiae genomet for at finde ud af, hvilke gen loci eller andre faktorer der er ansvarlige for for eksempel ester-producerende kvaliteter af britisk ale gær eller varmetolerance og høje dæmpningsprofiler af saison gær, I fandt noget så cool, at jeg ville skrive om det. Jeg fandt en artikel fra 20. maj 2010-udgaven af Nature, der beskrev, hvordan biologer og computerforskere ved University of Washington havde bestemt, hvordan kromosomer måtte være arrangeret i en normal gærcelle, og hvordan denne organisation kunne påvirke genekspression. Til sidst kan dette have konsekvenser for, hvordan vi forstår menneskets genekspression.

Lidt baggrund: Et af de mest overraskende fund i det sidste årti eller deromkring er, at det ikke kun er hvad der er på generne, der påvirker en organisms fysiske og kemiske sammensætning, men hvordan disse gener pakkes i kromatin, der betyder noget. For et felt, der i over et århundrede troede, at gener er konge, er det et vanvittigt resultat, og en af ​​mine favoritter i nyere hukommelse.

Men det viser sig også, at ikke kun genemballagen betyder noget, det betyder også kromosomplacering i kernen. Tænk på det på denne måde: hvis du havde en Xerox-maskine og en vis tid, er chancerne for, at du vil Xerox alle dokumenter, der var tættest på dig meget, snarere end at trække den maskine hen over kontoret for at kopiere noget langt væk. Det er, hvad kromosomorganisation gør - det betyder ikke noget, om to gener ligger noget tæt på hinanden på en lineær streng af "genom", hvis de ender halvvejs over kernen fra hinanden. I stedet er det også vigtigt, hvis områder på to helt forskellige kromosomer bliver hyggelige ved siden af ​​hinanden i kernen - du får en masse kopier af genprodukt fra kromosomregioner, der støder op til hinanden. Det omhandlede papir detaljerede, hvordan forskerne var i stand til at se på alle de rumligt tilstødende kromosomloki ved at bruge en relativt ny metode til at skabe DNA-biblioteker for disse interaktioner, derefter kortlægge og modellere, hvordan de 16 kromosomer i S. cerevisiae- kernen interagerede med hinanden.

Jeg talte med en af ​​papirets forfattere, William Noble, om metoden og resultaterne. Et af de mere overraskende (og oprindeligt bekymrende) resultater af arbejdet var, hvordan kromosom XII adskiller sig fra de andre kromosomer. Dataene viste, at XII, i modsætning til de andre, havde et enormt skår, der interagerede med næsten intet andet. Noble sagde, at han og hans kollega, der gennemførte analysen, bekymrede sig for, at der var en artefakt i dataene, hvilket gjorde at kromosom XII så anderledes ud, når det ikke var det. Men yderligere undersøgelser afslørede svaret: I modsætning til alle de andre kromosomer sidder XII delvist i en stor struktur kaldet nucleolus, hvor ribosomalt RNA fremstilles. Nucleolus fungerer som en barriere, så kromosomets arme ikke kan komme tæt på hinanden - sådan som hvordan det er svært at give en sumobryter et bjørneklem uden inspektionsgadget, der kan udvides.

Forskerne opdagede også, at de fleste interaktioner mellem kromosomer skete på steder, der støder op til centromererne. Og måske ikke overraskende, de steder, der er kendt for at kode for tRNA, uanset hvor de blev fundet på et kromosom, havde en tendens til at associeres i klynger, og at en sådan klynge lokaliseredes til kernen. Det giver mening, at tRNA-gener vil klynge sig sammen i et område, hvor aktiv translation og proteinsyntese sker.

Efter at vi snakede om konklusionerne fra papiret, talte Noble og jeg om de mulige konsekvenser. Andre undersøgelser har antydet (og denne forstærker dem), at nukleare orden - hvordan kromosomer organiserer sig i kernen - faktisk påvirker, hvordan gener udtrykkes i en organismes daglige eksistens. Historien bag "er du et produkt af dine gener" bliver mørkere ved måneden. Lignende undersøgelser er blevet udført for andre genomer, inklusive mennesker, men fordi disse genomer er store og komplekse, er det ikke muligt at få den samme opløsning, som University of Washington-gruppen fik med spirende gær.

halv skabelon

Atomemballage

To synspunkter på den rumlige organisering af kromosomerne i S. cerevisiae. Bemærk, hvordan den grønne klat klæber ud til den ene side. Det er den del af kromosom XII i kernen. De to arme, der stikker ud fra det, er de lave interaktionsområder, der ses Circos-diagrammet.

Intet af dette har noget at gøre med brygning, ved jeg. Men ligesom det at falde ned i wiki-hullet sommetider fører til interessante opdagelser, fører dig gennem snesevis af videnskabelige artikler om gærgenomet til nogle andre interessante opdagelser.

For at bringe dette tilbage til at brygge igen, her er en opskrift, der ligner en til en øl, der er brygget omkring på samme tid, som europæiske forskere genopdagede Gregor Mendels arbejde med "diskrete arveenheder." Vi modellerede det efter 15. november 1901 KK af Pretty Things Ale Project, selv baseret på en opskrift på et øl, der blev brygget i London på dens navnedag. Det er en delvis mosopskrift, fordi Team BeerSci ikke har udstyret til at ramme en målvægt på 1.079 i en 5-gallons helkornbatch.

INGREDIENSER
4 pund Maris Otter
1 pund brun malt
10 oz Crystal 120
6 oz Crystal 80
1 oz chokolade malt
4 pund ekstra let DME
2 pund inverter nr. 3

Tilsæt 2, 5 pund DME ved flameout for at holde kogens tyngdekraft nede og øge hopudnyttelsen.
1, 5 oz East Kent Golding og 0, 15 oz Centennial - 90 minutter
1, 5 oz East Kent Golding og 0, 5 oz Bramling Cross - 60 minutter
1, 5 oz East Kent Golding og 1, 5 oz Bramling Cross - 30 minutter
Wyeast London III (1318)

VEJLEDNING
Rack efter 2 uger og tør-hop i det sekundære med 1 oz. af EKG og Bramling Cross stykket.

Ølet endte lettere end den 15. november 1901 KK ale, der tjente som inspiration til denne (mere af en chokoladebrun end mørkebrun), men det var stadig en dejlig vinter ale på 8, 1% ABV.

Næste uge: Byggenom afkodet!
Følg BeerSci på Twitter! @BeerSci

At opbygge god mobilnavigation er super hårdt.  Så hvorfor prøver Uber det?

At opbygge god mobilnavigation er super hårdt. Så hvorfor prøver Uber det?

Wifi-puder og smarte hårbørster gør CES til en botnet-drøm

Wifi-puder og smarte hårbørster gør CES til en botnet-drøm

Slanke, kødfulde læber, der drypper af snørr, hjælper disse fisk med at spise stikkende koraller

Slanke, kødfulde læber, der drypper af snørr, hjælper disse fisk med at spise stikkende koraller