Analysis of yeast DNA using pulsed field gel electrophoresis

Technika pulzní gelové elektroforézy našla široké uplatnění v analýze genomu všech živých organismů. Využívá se k separaci molekul DNA o velikosti desítek kilobází až několika megabází, kde už není možné užít konvenční elektroforézy (např.chromozomů bakterií, kvasinek či plísní, ale i lidských či zvířecích buněk). Předložená diplomová práce byla pojata jako srovnávací analýza genomu vybraných karotenoidních kvasinek. Byly optimalizovány podmínky izolace a analýzy chromozomální kvasinkové DNA a jako nejvhodnější metoda se ukázala lyze kvasinkových buněk a deproteinace DNA v agarosových bločcích. K analýze DNA předložených kvasinek byla vyhodnocena jako nejvíce vyhovující pozdní exponenciální fáze (50. hodina kultivace). Karotenoidní kvasinky byly také podrobeny náhodné mutagenezi alkylačním činidlem - ethylesterem kyseliny methansulfonové (EMS). Poté byl analyzován genom kolonií vizuálně naznačujících nadprodukci karotenoidů metodou pulzní gelové elektroforézy a množství karotenoidů v sušině metodou HPLC. K nadprodukci b-karotenu došlo u mutantů kmene Rhodotorula glutinis (10,6 g/l biomasy obohacené 0,34 mg b-karotenu /g sušiny) a mutantů Cystofilobasidium capitatum (8,5 g/l biomasy obohacené 0,23 mg b-karotenu /g sušiny). Selekce mutantů schopných nadprodukce karotenů byla v provedené sérii experimentů úspěšná u téměř všech analyzovaných kvasinkových kmenů kromě kmene Rhodotorula aurantiaca.Technique of pulsed field gel electrophoresis (PFGE) has found widespread use in the analysis of the genome of all life organisms. It is applied to the separation of the large DNA molecules above thousands base pairs up to millions of base pairs in size, where using conventional gel electrophoresis techniques are not possible (for instance large bacterial, yeast, fungal or mammalian chromosome). Presented work was realized as a comparative analysis of genome of several carotenogenic yeasts. The conditions of isolation and analysis of chromosomal yeast DNA were optimized. A lysis of yeast cells and deproteination of DNA within agarose chops was shown as the most appropriate method for DNA isolation. Cultivation to late exponential phase (50 hours) is the most suitable to obtaining intact DNA in sufficient amount and quality. Carotenogenic yeasts undergo the random mutagenesis using alkylation reagent ethyl methanesulfonate (EMS). Genome of pigment overproducing mutants was analyzed by pulsed field gel electrophoresis and amount of carotenoids by high pressure liquid chromatography (HPLC). However, overproduction of beta-carotene was analyzed in mutant strains Rhodotorula glutinis (10.6 g/l of biomass enriched 0,34 mg/g of beta-carotene) and Cystofilobasidium capitatum (8.5 g/l of biomass enriched 0,23 mg/g of beta-carotene). Selection of mutant strains overproducing carotenoid pigments was in presented experiment series successful in almost all analyzed strains except in the case of the strain Rhodotorula aurantiaca.