Kas ir prototrofs un kādas ir tās lietojumprogrammas?



The prototrofi tie ir organismi vai šūnas, kas spēj radīt aminoskābes, kas nepieciešamas viņu vitāli svarīgajiem procesiem. Šo terminu parasti izmanto attiecībā uz konkrētu vielu. Tas ir pretējs terminam auxotrophic.

Pēdējo terminu izmanto, lai definētu mikroorganismu, kas spēj augt un vairoties barotnē tikai tad, ja tam pievienota īpaša barības viela. Prototrofu gadījumā tas var attīstīties bez minētās vielas, jo tas spēj pats to ražot.

Organismu vai celmu, kas, piemēram, nespēj augt lizīna trūkumā, sauc par auksotrofu lizīnu. Prototrofā lizīna celms, savukārt, pieaugs un var vairoties neatkarīgi no lizīna klātbūtnes vai trūkuma barotnē.. 

Būtībā auxotrofiskais celms ir zaudējis funkcionālu vielmaiņas ceļu, kas ļāva tam sintezēt būtisku vielu, kas ir būtiska tās būtiskajiem procesiem..

Šis trūkums parasti ir saistīts ar mutāciju. Mutācija ģenerē nulles aleli, kurai nav bioloģiskās spējas ražot prototrofā esošo vielu.

Indekss

  • 1 Pieteikumi
    • 1.1. Bioķīmija
    • 1.2 auksotrofi marķieri
    • 1.3. Ames tests
    • 1.4 Citi Ames testa pieteikumi
  • 2 Atsauces

Programmas

Bioķīmija

Molekulārajā ģenētikā bieži izmanto auksotrofiskos ģenētiskos marķierus. Katrs gēns satur informāciju, kas kodē proteīnu. To pierādīja pētnieki Džordžs Bleels un Edvards Tatums, kas bija darbs, kas padarīja viņus par Nobela prēmijas kreditoriem..

Šī gēnu specifika ļauj kartēt biosintētiskos vai bioķīmiskos ceļus. Gēna mutācija izraisa proteīna mutāciju. Tādā veidā to var noteikt baktēriju auksotrofajos celmos, kuri tiek pētīti, kuri enzīmi ir disfunkcionāli mutāciju dēļ..

Vēl viena biosintētisko ceļu noteikšanas metode ir specifisku aminoskābju auksotrofu celmu izmantošana. Šādos gadījumos mēs izmantojam vajadzību pēc šādām aminoskābēm, lai pievienotu nevēlamus proteīnu analogus kultūras vidē..

Piemēram, fenilalanīna aizstāšana ar para-azido fenilalanīnu Escherichia coli auxotrofisks fenilalanīnam.

Auksotrofi marķieri

Vairumā gēnu ģenētisko eksperimentu ar raugu tiek izmantotas mutācijas gēnos, kas kodē fermentus, kas iesaistīti metabolisko ēku molekulu biosintēzes ceļos..

Pārtikas trūkumu, ko izraisa mutācija (auksotrofija), var kompensēt, piegādājot vajadzīgo uzturvielu augšanas vidē..

Tomēr šāda kompensācija ne vienmēr ir kvantitatīva, jo mutācijas ietekmē dažādus fizioloģiskos parametrus un var darboties sinerģiski.

Tādēļ tika veikti pētījumi, lai iegūtu prototrofiskos celmus, lai likvidētu auksotrofiskos marķierus un mazinātu aizspriedumus fizioloģiskos un metaboliskos pētījumos..

Ames tests

Ames tests, ko dēvē arī par mutagenizācijas testu Salmonella, 1970. gados Bruce N. Ames izstrādāja, lai noteiktu, vai ķīmiskā viela ir mutagēns.

Tas ir balstīts uz apgrieztās mutācijas vai vēlākas mutācijas principu. Izmanto vairākus celmus Salmonella typhimurium auksotrofisks līdz histidīnam.

Ķimikālijas spēju izraisīt mutāciju mēra, uzklājot to baktērijām uz plates, kas satur histidīnu. Pēc tam baktērijas pārceļas uz jaunu šķīvi, kas ir slikta histidīnā.

Ja viela nav mutagēna, jaunajā plāksnē baktērijas nepalielināsies. Citā gadījumā auxotrophic histidīna baktērijas mutē atpakaļ uz prototrofiem celmiem histidīnam.

Salīdzinot baktēriju augšanas īpatsvaru plātnēs ar ārstēšanu un bez tās, var kvantitatīvi noteikt savienojuma mutagēnās spējas uz baktērijām..

Šī iespējamā mutagēna iedarbība uz baktērijām norāda uz iespēju, ka tā izraisa tādu pašu iedarbību arī citos organismos, tostarp cilvēkiem.

Tiek uzskatīts, ka savienojums, kas spēj izraisīt mutāciju baktēriju DNS, var arī radīt mutācijas, kas var izraisīt vēzi.

Citi Ames testa pieteikumi

Jaunu celmu attīstība

Tika izmantots Ames tests, lai iegūtu jaunus baktēriju celmus. Piemēram, ir izstrādāti nitroreduktāzes deficīti.

Šos celmus izmanto, lai izpētītu ksenobiotiku un DNS remonta sistēmu metabolismu. Tie ir arī noderīgi, lai novērtētu nitrogrupu vielmaiņas mehānismus, lai ražotu aktīvus mutagēnus, kā arī genotoksisko savienojumu nitrācijas mehānismus..

Antimutagēze

Ames tests ir izmantots arī kā līdzeklis, lai pētītu un klasificētu dabiskus antimutagēnus. Antimutagēni ir savienojumi, kas var samazināt mutagēnu DNS bojājumus, galvenokārt uzlabojot to remonta sistēmas.

Šādā veidā šādi savienojumi izvairās no vēža attīstības sākotnējiem posmiem. Kopš 80. gadu sākuma (20. gadsimta sākumā) Ames un kolēģi ir veikuši pētījumus, lai novērtētu genotoksīna samazinājumu un vēža risku, izmantojot uzturu, kas bagāta ar antimutagēniem..

Viņi novēroja, ka populācijām, kurām bija diēta ar augstu antimutagēnu līmeni, bija mazāks gastroentera vēža attīstības risks.

Ames tests ir plaši izmantots, lai izpētītu vairākus augu ekstraktus, kas, kā zināms, samazina mutagenitāti. Šie pētījumi arī parādīja, ka augu sastāvdaļas ne vienmēr ir drošas. Ir pierādīts, ka daudziem ēdamajiem augiem ir genotoksiska iedarbība.

Ir pierādīts, ka Ames tests ir noderīgs, lai noteiktu toksisku vai antimutagēnu iedarbību, ko rada dabīgās vielas, ko bieži izmanto alternatīvajā medicīnā..

Genotoksiskā metabolisma pētījumi

Viens no Ames testa trūkumiem bija genotoksisko savienojumu metaboliskās aktivācijas trūkums. Tomēr šī problēma ir atrisināta, pievienojot aknu homogenātus, ko inducē no grauzējiem sagatavota CYP.

CYP ir hemoproteīns, kas saistīts ar dažādu vielu metabolismu. Šī modifikācija pievienoja jaunas iespējas Ames testam. Piemēram, ir novērtēti vairāki CYP ierosinātāji, kas parādīja, ka šos fermentus inducē dažādi savienojumu veidi.

Mutagēnu novērtēšana bioloģiskos šķidrumos

Šie testi izmanto urīna, plazmas un seruma paraugus. Tie var būt noderīgi, lai novērtētu N-nitrozo savienojumu veidošanos in vivo no aminoskābju zālēm.

Tās var būt noderīgas arī epidemioloģiskajos pētījumos par cilvēku populācijām, kas ir pakļautas arod mutagēniem, smēķēšanas ieradumiem un vides piesārņotāju iedarbībai..

Šie testi liecina, ka, piemēram, darba ņēmējiem, kas pakļauti atkritumiem, ir augstāks urīna mutagēnu līmenis nekā tiem, kuri strādāja ūdens attīrīšanas iekārtās..

Tas arī palīdzēja pierādīt, ka cimdu lietošana samazina mutagēnu koncentrāciju lietuvēs, kas pakļautas aromātiskiem policikliskiem savienojumiem..

Arī urīna mutagēnu pētījumi ir vērtīgs līdzeklis, lai novērtētu antimutagēnu, jo, piemēram, ar šo testu tika pierādīts, ka C vitamīna ievadīšana kavē N-nitrozo savienojumu veidošanos..

Tas arī parādīja, ka zaļās tējas patēriņš mēnesī samazina urīna mutagēnu koncentrāciju.

Atsauces

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Kancerogēnu un mutagēnu noteikšanas metodes ar mutagēnuma testu ar salmonellu / zīdītāju. Mutācijas izpēte / vides mutagēze un ar to saistītie objekti.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoja, J.J. Espinosa (2012). Ames tests divdesmit pirmajā gadsimtā. Pētniecība un atsauksmes: toksikoloģijas žurnāls.
  3. Auksotrofija Vikipēdijā. Saturs iegūts no https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Ģenētikas enciklopēdija. Academic Press.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Dzimtā SILAC: proteīnu metabolisks marķējums prototrofu mikroorganismos, pamatojoties uz lizīna sintēzes regulējumu. Molekulārā un šūnu proteomika.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Prototrofu dzēšanas mutantu kolekcija rauga metabolomikas un bioloģijas sistēmām. Dabas biotehnoloģija.