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第 10 單元：從細胞自噬行為看人類神經退化疾病. 現代生物學之應用 後基因體時代「酵母菌」模式生物的應用 生命科學系 黃偉邦 副教授 中華民國 98 年 5 月 14 日. 【 本著作除另有註明外，採取 創用 CC 「姓名標示 — 非商業性 — 相同方式分享」台灣 2.5 版 授權釋出 】. 本台消息 我國癌症研究獲重大突破，臺灣大學學者在老鼠身上發現，肝癌基因 …. 什麼是模式生物 ?.
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第10單元：從細胞自噬行為看人類神經退化疾病 現代生物學之應用 後基因體時代「酵母菌」模式生物的應用 生命科學系 黃偉邦 副教授 中華民國98年5月14日 【本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示—非商業性—相同方式分享」台灣2.5版授權釋出】
本台消息 我國癌症研究獲重大突破，臺灣大學學者在老鼠身上發現，肝癌基因…
什麼是模式生物? 作實驗當然要有材料。雖然世界上的生物種類繁多，但是實際上被學界主流用來作為研究對象的物種卻不多。大致說來，幾乎百分之八十以上在發育生物學、分子遺傳學與細胞生物學的研究成果，都是利用這十種左右不同的生物為材料進行實驗所得來。一般相信這些法則具有某種程度的共通性，在演化過程中被保留下來，所以當我們把這些生物現象的運作機制研究清楚之後，就能當作典範歸納出法則，套用到其他生物以及人類，進而應用在醫學上。這也是我們把這幾種生物稱為模式生物(model organism)的原因。
為什麼需要模式生物? 對於從事分子生物或醫學研究的科學家而言，欲了解新開發藥物的功能，或某種化學物質的有效成分及其物理機轉，會先找一些小動物進行藥效試驗，或觀察可能出現的副作用，待結果顯示這些物質對模式生物（model organisms）無重大傷害且具療效以後，才進行更謹慎嚴格的人體試驗。
模式生物的共同特徵 • 模式生物本身的特性: • 生長發育迅速，生命週期短 • 個體體積小 • 易於取得 • 個性溫馴 • 容易進行實驗操作 • 許多生物學家以該生物為實驗對象 • 大量與該生物相關的基本訊息
酵母菌模式生物簡介 臺灣大學黃偉邦
Paula Santos André Karwath aka Aka 酵母菌應用在人類食品加工上已有數千年的歷史
Mewasul 直到今日有些酒類ヽ麵包ヽ及饅頭 等製作過程中仍然利用酵母菌使其發酵
Alex Ex (myself/my spouse) 酵母菌還有許多你知道及不知道的應用 保濕面霜 營養食品 蛋白質工廠 生產疫苗 ……………
Y tambe 酵母菌種類繁多 Saccharomyces cerevisiae :又稱為budding yeast Schizosaccharomyces pombe :又稱為fission yeast Candida albicans白色念珠菌 臺灣大學黃偉邦
「酵母菌」模式生物在遺傳學實驗上的特性 • 單細胞真核生物 • 生命週期相對短 • 細胞易於大量培養 • 個體可以單套或雙套遺傳物質方式獨立生存
出自WIKIPEDIA 單套vs.雙套遺傳物質生命週期 單套 出芽 出芽 雙套體 孢子 出芽 單套
「酵母菌」模式生物在遺傳學實驗上的特性 • 單細胞真核生物 • 生命週期相對短 • 細胞易於大量培養 • 個體可以單套或雙套遺傳物質方式獨立生存 • DNA同源重組(homologous recombination)效率高 • 易於產生具有突變之個體
David Hall (Gringer) DNA同源重組建立酵母菌突變株 利用同源重組的特性，酵母菌的遺傳物質可以被人為改變
「酵母菌」模式生物在遺傳學實驗上的特性 • 單細胞真核生物 • 生命週期相對短 • 細胞易於大量培養 • 個體可以單套或雙套遺傳物質方式獨立生存 • DNA同源重組(homologous recombination)效率高 • 易於產生具有突變之個體 • 易於送入外源基因並調控其表現 • 雙套個體可以分離成為個別的單套細胞
Punnett_square_mendel_flowers.svg: Madprime derivative work: Giac83 孟德爾豌豆遺傳實驗 隠性基因的特徵在雙套遺傳物質的生物體較不易顯現
Drora Zenvirth, Giora Simchen, Naama Barkai 四分孢子分離單套酵母菌細胞以獲得突變個體 孢子 孢子脫去外壁 極性生長 非極性生長 出芽 果實體
核苷酸－構成核酸之基礎單元分子 核苷酸由三部分構成： • 磷酸 • 五碳糖 • 含氮鹼基
Mrbean427 含氮鹼基分為二類－嘌呤及嘧啶 • 嘌呤 (Adenine and Guanine) • 嘧啶 (Cytosine, Thymine, Uracil)
http://en.wikipedia.org/wiki/User:G3pro 相鄰核苷酸連接形成長鏈 核苷酸1 核苷酸2 二酯鍵 核苷酸3 二酯鍵
出自WIKIPEDIA 核酸由二條長鏈配對形成 遺傳訊息以核酸長鏈上含氮鹼基之次序方式存在 磷酸與去氧核醣基架
酵母菌基因體 • 出芽酵母菌的基因體含1.2 x107個核苷酸。 • 單套酵母菌細胞含16個染色體。 • 1992年首次完成整條酵母菌染色體的定序。 • 整套基因體序列於1996年完成定序。 • 出芽酵母菌為第一個完成基因體定序的真核生物物種。 • 酵母菌基因體估計含有6,608個轉譯區塊。
何謂轉譯區塊 (ORF)? 轉譯區塊簡稱叫做ORF，指DNA的序列上某一段特定核苷酸的排列，在細胞中可能會經過轉錄與轉譯的過程，製造出特定的蛋白質。 複製 DNA 細胞核 轉錄 RNA 轉譯 核糖體 蛋白質 細胞質
酵母菌基因體估計含有6,608個轉譯區塊 已經確認的基因數目4,553，約佔全基因體68.90%。 未分析過的基因數目1,240，約佔全基因體18.77% 。 尚未確認的基因數目815，約佔全基因體 12.33%。
預估基因功能分類表 預估基因產物之分佈統計表 預估基因調控之生理功能分類表
酵母菌系統生物學研究(1) – 雙雜合實驗 參考學術研究報告 Ito,T., T. Chiba, R. Ozawa, M. Yoshida, M. Hattori, and Y. Sakaki(2000)A comprehensive two-hybrid analysis to explore theyeast protein interactome.Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98: 4569-4574. Uetz,P.et al. (2000) A comprehensive analysis of protein-protein interactions in Saccharomyces cerevisiae. Nature, 403: 623-627.
Anna 酵母菌雙雜合實驗 報導基因 酵母菌雙雜合實驗利用分析報導基因的表現，分析蛋白質間的交互作用。 報導基因 報導基因 報導基因
酵母菌系統生物學研究(2) – 共沉澱實驗 參考學術研究報告 Gavin, A.-C. et al. (2002) Functional organization of the yeast proteome by systematic analysis of protein complexes. Nature, 415: 141-147.
Keiono 生物全基因體蛋白質交互作用網絡 以點來代表蛋白質，線表示之間的交互作用，圖示呈現全基因體蛋白質交互作用網絡。
利用酵母菌模式系統研究果蠅全基因體蛋白質交互作用網絡利用酵母菌模式系統研究果蠅全基因體蛋白質交互作用網絡 參考學術研究報告 Giot, L. et al. (2003) A protein interaction map ofDrosophila melanogaster. Science, 302: 1727-1736.
利用酵母菌模式系統研究線蟲全基因體蛋白質交互作用網絡利用酵母菌模式系統研究線蟲全基因體蛋白質交互作用網絡 參考學術研究報告 Li, S. et al. (2004) A map of the interactome network of the metazoan C. elegans. Science, 303: 540-543.
酵母菌與老化的研究 參考學術研究報告 Gershon, H. and D. Gershon (2000) The budding yeast, Saccharomyces cerevisiae, as a model for aging research: a critical review. Mech. Ageing Dev., 120: 1-22.
「酵母菌」模式生物在遺傳學實驗上的特性 • 單細胞真核生物 • 生命週期相對短 • 細胞易於大量培養 • 個體可以單套或雙套遺傳物質方式獨立生存 • DNA同源重組(homologous recombination)效率高 • 易於產生具有突變之個體 • 易於送入外源基因並調控其表現 • 雙套個體可以分離成為個別的單套細胞
