Що таке прототроф і які його застосування?



The прототрофи вони є організмами або клітинами, здатними виробляти необхідні їм амінокислоти для своїх життєвих процесів. Цей термін зазвичай використовується у відношенні конкретної речовини. Вона протилежна терміну ауксотрофного.

Останній термін використовується для визначення мікроорганізму, здатного вирощувати і розмножуватися в культуральному середовищі, лише якщо до нього додано певну поживну речовину. У випадку прототрофа вона може процвітати без зазначеної речовини, оскільки вона здатна сама виробляти її.

Організм або штам, наприклад, нездатні рости у відсутності лізину, називають ауксотрофним лізином. Прототрофний штам лізину, у свою чергу, буде рости і може відтворюватися незалежно від присутності або відсутності лізину в культуральному середовищі.. 

В основному, ауксотрофний штам втратив функціональний метаболічний шлях, що дозволило йому синтезувати фундаментальну речовину, необхідну для її життєвих процесів..

Цей недолік звичайно обумовлений мутацією. Мутація генерує нульовий алель, який не володіє біологічною здатністю виробляти речовину, присутню в прототрофі.

Індекс

  • 1 Програми
    • 1.1 Біохімія
    • 1.2 ауксотрофні маркери
    • 1.3 Тест Еймса
    • 1.4 Інші додатки до тесту Еймса
  • 2 Посилання

Програми

Біохімія

Ауксотрофні генетичні маркери часто використовуються в молекулярній генетиці. Кожен ген містить інформацію, що кодує білок. Про це свідчать дослідники Джордж Бідл і Едуард Татум в роботі, яка зробила їх кредиторами Нобелівської премії..

Ця специфічність генів дозволяє відобразити біосинтетичні або біохімічні шляхи. Мутація гена призводить до мутації білка. Таким чином можна визначити в ауксотрофних штамах бактерій, які вивчаються, які ферменти дисфункціональні внаслідок мутацій.

Іншим методом визначення біосинтетичних шляхів є використання ауксотрофних штамів специфічних амінокислот. У цих випадках ми скористаємося потребою в таких амінокислотах, щоб штами додавали неприродні аналоги білків у культуральній середовищі..

Наприклад, заміна фенилаланина на пара-азидо фенилаланина в культурах штамів Escherichia coli ауксотрофні для фенілаланіну.

Ауксотрофні маркери

Мутації в генах, які кодують ферменти, що беруть участь у шляхах біосинтезу метаболічних будівельних молекул, використовуються в якості маркерів у переважній більшості генетичних експериментів з дріжджами.

Дефіцит живлення, викликаний мутацією (ауксотрофія), може бути компенсований шляхом забезпечення необхідної поживної речовини в ростовій середовищі..

Однак така компенсація не обов'язково є кількісною, оскільки мутації впливають на різні фізіологічні параметри і можуть діяти синергічно.

Через це були проведені дослідження для отримання прототрофних штамів з метою усунення ауксотрофних маркерів і зменшення ухилу у фізіологічних та метаболічних дослідженнях..

Тест Еймса

Тест Еймса, також званий тестом мутагенезу Salmonella, був розроблений Брюсом Н. Амесом в 1970-х роках, щоб визначити, чи є хімічна речовина мутагеном.

Вона заснована на принципі зворотної мутації або пізнішої мутації. Працює кілька штамів Salmonella typhimurium ауксотрофні до гістидину.

Потужність хімічної речовини викликати мутацію вимірюють, застосовуючи її до бактерій на пластині, що містить гістидин. Згодом бактерії переміщуються до нової пластинки, що бідна гістидином.

Якщо речовина не є мутагенною, бактерії не показуватимуть зростання нової бляшки. В іншому випадку ауксотрофні гістидинові бактерії мутують назад до прототрофних штамів до гістидину.

Порівняння частки бактеріального росту в пластинках з і без лікування дозволяє кількісно оцінити мутагенну потужність сполуки на бактеріях.

Цей можливий мутагенний ефект у бактерій вказує на можливість того, що він викликає однакові ефекти в інших організмах, включаючи людей.

Вважається, що з'єднання, яке здатне викликати мутацію в бактеріальній ДНК, також може бути здатним продукувати мутації, які можуть викликати рак.

Інші додатки до тесту Амеса

Розвиток нових штамів

Тест Ames був застосований для отримання нових бактеріальних штамів. Наприклад, були розроблені штами дефіцитні нітроредуктази.

Ці штами використовуються для вивчення метаболізму ксенобіотиків і систем репарації ДНК. Вони також були корисні для оцінки метаболічних механізмів нітрогруп для вироблення активних мутагенів, а також механізмів нітрації генотоксичних сполук..

Антимутагенез

Тест Еймса також використовувався як інструмент для вивчення та класифікації природних антимутагенів. Антимутагени - це сполуки, здатні знижувати мутагенні пошкодження ДНК, головним чином шляхом поліпшення їх систем ремонту.

Таким чином, такі сполуки уникають початкових стадій розвитку раку. З початку 80-х років (двадцятого століття) Еймс і його колеги провели дослідження для оцінки скорочення генотоксинів і ризику раку через дієту, багату антимутагенами.

Вони спостерігали, що популяції, які мали дієти з високим рівнем антимутагенів, мали менший ризик розвитку шлунково-кишкового раку.

Тест Ames широко використовувався для вивчення декількох рослинних екстрактів, які, як відомо, знижують мутагенність. Ці дослідження також показали, що компоненти рослин не завжди безпечні. Багато їстівні рослини виявили генотоксичні ефекти.

Тест Емеса також виявився корисним у виявленні токсичних або антимутагенних ефектів природних сполук, які часто використовуються в альтернативній медицині..

Дослідження генотоксичного метаболізму

Однією з недоліків тесту Амеса була відсутність метаболічної активації генотоксичних сполук. Однак ця проблема була вирішена шляхом додавання гомогенатів печінки, індукованих CYP, приготованим з гризунів.

CYP є гемопротеїном, пов'язаним з метаболізмом різних речовин. Ця модифікація додала нові можливості для тесту Амеса. Наприклад, було оцінено кілька індукторів CYP, які показали, що ці ферменти індукуються різними типами сполук.

Оцінка мутагенів в біологічних рідинах

Ці тести використовують зразки сечі, плазми та сироватки. Вони можуть бути корисні для оцінки утворення N-нітрозосполук in vivo з амінокислотних препаратів.

Вони також можуть бути корисними в епідеміологічних дослідженнях людських популяцій, що зазнають впливу професійних мутагенів, куріння і впливу забруднювачів навколишнього середовища.

Ці випробування показали, наприклад, що працівники, які піддаються впливу відходів, мають більш високий рівень мутагенів сечі, ніж ті, хто працював у водоочисних спорудах..

Він також показав, що використання рукавичок знижує концентрацію мутагенів у ливарних працівників, які піддаються впливу ароматичних поліциклічних сполук.

Дослідження сечових мутагенів також є цінним інструментом для антимутагенної оцінки, оскільки, наприклад, за допомогою цього тесту було продемонстровано, що введення вітаміну С пригнічує утворення N-нітрозосполук..

Вона також показала, що споживання зеленого чаю за місяць знижує концентрацію сечових мутагенів.

Список літератури

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Методи виявлення канцерогенів і мутагенів при проведенні тесту на мутагенність сальмонел / ссавців-мікросомів. Дослідження мутацій / Мутагенез навколишнього середовища та супутні суб'єкти.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Тест Еймса в двадцять першому столітті. Дослідження та огляди: журнал токсикології.
  3. Ауксотропія У Вікіпедії. Отримано з https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. С. Беннер (2001). Енциклопедія генетики. Academic Press.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, Т.К. Walther (2013). Native SILAC: Метаболічне маркування білків в прототрофних мікроорганізмах на основі регулювання синтезу лізину. Молекулярна та клітинна протеоміка.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Олівер, М. Ральсер (2012). Колекція мутантів-прототрофних делецій для систем метаболізму і біології дріжджів. Природа Біотехнологія.