Mikä on prototrofi ja mitkä ovat sen sovellukset?

prototrofit ne ovat organismeja tai soluja, jotka kykenevät tuottamaan tarvittavia aminohappoja elintärkeissä prosesseissaan. Tätä termiä käytetään yleensä tietyn aineen suhteen. Se on vastoin termiä auxotrophic.

Jälkimmäistä termiä käytetään määrittämään mikro-organismi, joka pystyy kasvamaan ja kertomaan viljelyalustassa vain, jos siihen on lisätty tietty ravintoaine. Prototrofin tapauksessa se voi menestyä ilman mainittua ainetta, koska se pystyy tuottamaan sen itse.

Organismia tai kantaa, joka esimerkiksi ei kykene kasvamaan lysiinin puuttuessa, kutsutaan auksotrofiseksi lysiiniksi. Prototrofinen lysiinikanta kasvaa puolestaan ​​ja voi lisääntyä riippumatta lysiinin läsnäolosta tai puuttumisesta viljelyalustassa.. 

Periaatteessa auksotrofinen kanta on menettänyt toiminnallisen aineenvaihdunnan, joka mahdollisti sen syntetisoida olennaisen aineen, joka on välttämätön sen elintärkeille prosesseille..

Tämä puute johtuu yleensä mutaatiosta. Mutaatio synnyttää nollapohjaisen alleelin, jolla ei ole biologista kykyä tuottaa prototrofissa läsnä olevaa ainetta.

indeksi

• 1 Sovellukset
  • 1.1 Biokemia
  • 1.2 auksotrofiset markkerit
  • 1.3 Ames-testi
  • 1.4 Muut sovellukset Ames-testiin
• 2 Viitteet

sovellukset

biokemia

Auksotrofisia geneettisiä merkkiaineita käytetään usein molekyyligeneettisessä tutkimuksessa. Jokainen geeni sisältää proteiinia koodaavan informaation. Tämän osoittivat tutkijat George Beadle ja Edward Tatum teoksessa, joka teki heistä Nobelin palkinnon saajia..

Tämä geenien spesifisyys sallii biosynteettisten tai biokemiallisten reittien kartoituksen. Geenin mutaatio johtaa proteiinin mutaatioon. Tällä tavoin voidaan määrittää bakteerien auksotrofisissa kantoissa, joita tutkitaan, mitkä entsyymit ovat disfunktionaalisia mutaatioiden vuoksi.

Toinen menetelmä biosynteettisten reittien määrittämiseksi on tiettyjen aminohappojen auksotrofisten kantojen käyttö. Näissä tapauksissa käytämme hyväksi sellaisten aminohappojen tarvetta, joita kantojen avulla lisätään luonnollisten proteiinien analogeihin viljelyalustassa..

Esimerkiksi fenyylialaniinin korvaaminen para-atsido-fenyylialaniinilla Escherichia coli fenyylialaniinin auksotrofinen.

Auksotrofiset markkerit

Geeneissä, jotka koodaavat entsyymejä, jotka osallistuvat metabolisten rakennusmolekyylien biosynteesiin, käytetään mutaatioita markkereina valtaosassa hiivan geneettisistä kokeista..

Mutaation aiheuttama ravitsemuksellinen puutos (auksotrofia) voidaan kompensoida syöttämällä tarvittava ravintoaine kasvualustaan.

Tällainen kompensointi ei kuitenkaan välttämättä ole kvantitatiivinen, koska mutaatiot vaikuttavat erilaisiin fysiologisiin parametreihin ja voivat toimia synergistisesti.

Tämän vuoksi on tehty tutkimuksia prototrofisten kantojen saamiseksi auksotrofisten markkereiden eliminoimiseksi ja fiasologisten ja aineenvaihduntaan liittyvien tutkimusten vähentämiseksi..

Ames-testi

Ames-testi, jota kutsutaan myös mutageneesitestiksi salmonella, Bruce N. Ames kehitti 1970-luvulla, onko kemikaali mutageeni.

Se perustuu käänteisen mutaation tai myöhemmän mutaation periaatteeseen. Käytetään useita kantoja Salmonella typhimurium auksotroofinen histidiiniin.

Kemikaalin voima aiheuttaa mutaatiota mitataan levittämällä se bakteereille histidiiniä sisältävälle levylle. Tämän jälkeen bakteerit siirretään uuteen levyyn, joka on heikko histidiinissä.

Jos aine ei ole mutageeninen, bakteerit eivät kasvaisi uudessa plakissa. Toisessa tapauksessa auksotrofiset histidiinibakteerit mutatoivat takaisin prototrofisiin kantoihin histidiiniksi.

Vertaamalla bakteerikasvun osuutta levyillä käsittelyn kanssa ja ilman sitä, voidaan kvantifioida yhdisteen mutageeninen teho bakteereille.

Tämä mahdollinen mutageeninen vaikutus bakteereihin osoittaa, että se aiheuttaa samoja vaikutuksia muissa organismeissa, myös ihmisissä.

Uskotaan, että yhdiste, joka kykenee aiheuttamaan mutaation bakteeri-DNA: ssa, voi myös pystyä tuottamaan mutaatioita, jotka voivat aiheuttaa syöpää.

Muut sovellukset Ames-testiin

Uusien kantojen kehittäminen

Ames-testi on tehty uusien bakteerikantojen saamiseksi. Esimerkiksi nitroreduktaasissa puuttuvia kantoja on kehitetty.

Näitä kantoja käytetään ksenobioottisten aineiden ja DNA-korjausjärjestelmien metabolian tutkimiseen. Ne ovat myös olleet hyödyllisiä arvioitaessa nitrogruppien metabolisia mekanismeja aktiivisten mutageenien tuottamiseksi sekä genotoksisten yhdisteiden nitratointimekanismeja.

Antimutagénesis

Ames-testiä on käytetty myös välineenä luonnollisten antimantageenien tutkimiseksi ja luokittelemiseksi. Antimutageenit ovat yhdisteitä, jotka voivat vähentää mutageenisia DNA-vaurioita pääasiassa parantamalla niiden korjausjärjestelmiä.

Tällä tavoin tällaiset yhdisteet välttävät syövän kehittymisen alkuvaiheet. 1980-luvun alkupuolelta (kahdennenkymmenennen vuosisadan alusta) Ames ja kollegansa ovat tehneet tutkimuksia genotoksiinien vähentymisen ja syöpävaaran arvioimiseksi antimutageenien sisältävän ruokavalion kautta.

He havaitsivat, että populaatioilla, joilla oli runsaasti antimutageenien ruokavaliota, oli vähemmän riskiä sairastua gastroenteraaliseen syöpään.

Ames-testiä on käytetty laajasti useiden kasviuutteiden tutkimiseen, joiden tiedetään vähentävän mutageenisuutta. Nämä tutkimukset ovat myös osoittaneet, että kasvien osat eivät ole aina turvallisia. Monilla syötävillä kasveilla on osoitettu olevan genotoksisia vaikutuksia.

Ames-testi on myös osoittautunut hyödylliseksi havaitsemaan vaihtoehtoisissa lääketieteissä usein käytettyjen luonnollisten yhdisteiden myrkyllisiä tai antimutagenisia vaikutuksia..

Genotoksisen aineenvaihdunnan tutkimukset

Yksi Ames-testin heikkouksista oli genotoksisten yhdisteiden metabolisen aktivaation puute. Tämä ongelma on kuitenkin ratkaistu lisäämällä jyrsijöistä valmistetun CYP: n indusoimia maksahomogenaatteja.

CYP on hemoproteiini, joka liittyy eri aineiden metaboliaan. Tämä muutos lisäsi Ames-testin uusia ominaisuuksia. Esimerkiksi useita CYP-induktoreita on arvioitu, mikä osoitti, että nämä entsyymit indusoituvat erilaisilla yhdisteillä.

Mutageenien arviointi biologisissa nesteissä

Nämä testit käyttävät virtsa-, plasma- ja seeruminäytteitä. Ne voivat olla käyttökelpoisia arvioitaessa N-nitrosoyhdisteiden muodostumista in vivo aminohapon lääkkeistä.

Ne voivat olla käyttökelpoisia myös epidemiologisissa tutkimuksissa, joissa tutkitaan työperäisten mutageenien, tupakointitapojen ja ympäristöhaittojen altistumista ihmisille..

Nämä testit ovat osoittaneet, että esimerkiksi jätetuotteille altistuneilla työntekijöillä on korkeampia virtsan mutageenipitoisuuksia kuin vedenkäsittelylaitoksissa..

Se on myös osoittanut, että käsineiden käyttö vähentää aromaattisten polysyklisten yhdisteiden alttiina olevien valimoiden työntekijöiden mutageenipitoisuuksia.

Virtsan mutageenien tutkimukset ovat myös arvokas työkalu antimutageeniseen arviointiin, koska esimerkiksi tämän testin avulla osoitettiin, että C-vitamiinin antaminen estää N-nitrosoyhdisteiden muodostumista.

Se osoitti myös, että vihreän teen kulutus kuukaudessa vähentää virtsan mutageenien pitoisuutta.

viittaukset

1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Menetelmät karsinogeenien ja mutageenien havaitsemiseksi salmonellan / nisäkkään mikrosomin mutageenisuustestillä. Mutaatiotutkimus / ympäristövaikutukset ja niihin liittyvät aiheet.
2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Ames-testi kaksikymmentäensimmäisellä vuosisadalla. Tutkimus ja arvostelut: Toxicology-lehti.
3. Auksotrofian. Wikipediassa. Haettu osoitteesta https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
4. S. Benner (2001). Genetiikan Encyclopedia. Academic Press.
5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Natiivi SILAC: Proteiinien metaboliittinen merkintä prototrofi-mikro-organismeissa, jotka perustuvat lysiinisynteesin säätelyyn. Molecular & Cellular Proteomics.
6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Prototrofinen deleetiomutantikokoelma hiivan aineenvaihduntaan ja biologian järjestelmiin. Nature Biotechnology.