Czym jest prototrof i jakie są jego zastosowania?



The prototrofy są organizmami lub komórkami zdolnymi do wytwarzania aminokwasów, których potrzebują do procesów życiowych. Termin ten jest zwykle używany w odniesieniu do konkretnej substancji. Jest to przeciwieństwo terminu auksotroficznego.

Ten ostatni termin jest używany do zdefiniowania mikroorganizmu, który jest zdolny do wzrostu i namnażania się w pożywce hodowlanej tylko wtedy, gdy dodano do niego określony składnik odżywczy. W przypadku prototrofów może rozwijać się bez tej substancji, ponieważ jest w stanie sama ją wyprodukować.

Organizm lub odkształcenia, na przykład w stanie rosnąć przy braku lizyny, lizyna auksotroficzne być wykorzystane. Lizyna prototroficzny szczep, zaś wzrost i jest odtwarzany niezależnie od obecności lub braku lizynę w pożywce. 

Zasadniczo auksotroficznym szczep traci funkcjonalny szlak metaboliczny, który pozwalał mu do syntezy zasadniczą substancję niezbędną dla procesów życiowych.

Ten brak jest zwykle spowodowany mutacją. Mutacja generuje zerowy allel, który nie posiada biologicznej zdolności do wytwarzania substancji obecnej w prototrofie.

Indeks

  • 1 Aplikacje
    • 1.1 Biochemia
    • 1.2 markery auksotroficzne
    • 1.3 Test Amesa
    • 1.4 Inne zastosowania testu Amesa
  • 2 referencje

Aplikacje

Biochemia

Auksotroficzne markery genetyczne są często stosowane w genetyce molekularnej. Każdy gen zawiera informacje, które kodują białko. Pokazali to badacze George Beadle i Edward Tatum w pracy, która uczyniła ich wierzycielami Nagrody Nobla..

Specyficzność ta pozwala mapowania genów biosyntezy lub biochemiczne ścieżki. Mutacja genu prowadzi do mutacji białka. Tak więc, można określić w auksotroficznych szczepów bakterii badano Enzymy dysfunkcyjny z powodu mutacji.

Inną metodą określania szlaku biosyntezy jest zastosowanie szczególnych szczepów auksotroficznych aminokwasów. W tych przypadkach potrzeba takich aminokwasów stosowanych przez szczepy dodać nienaturalnych analogów aminokwasów białka w pożywce.

Na przykład zastąpienie fenyloalaniny przez para-azydofenyloalaninę w hodowlach szczepów Escherichia coli auksotroficzny dla fenyloalaniny.

Markery auksotroficzne

Mutacje w obrębie genów kodujących enzymy biorące udział w szlakach biosyntezy metabolicznych cząsteczek budulcowych są wykorzystywane jako znaczniki w ogromnej większości eksperymentów genetycznych z drożdżami.

Niedobór żywieniowy spowodowany mutacją (auksotrofią) można skompensować przez dostarczenie wymaganej substancji odżywczej do pożywki wzrostowej.

Jednak taka kompensacja niekoniecznie jest ilościowa, ponieważ mutacje wpływają na różne parametry fizjologiczne i mogą działać synergistycznie.

Z tego powodu przeprowadzono badania w celu uzyskania szczepów prototroficznych w celu wyeliminowania markerów auksotroficznych i zmniejszenia błędu w badaniach fizjologicznych i metabolicznych..

Test Amesa

Test Amesa, zwany także testem mutagenezy Salmonella, został opracowany przez Bruce'a N. Amesa w latach 70. w celu ustalenia, czy substancja chemiczna jest mutagenem.

Opiera się na zasadzie odwrotnej mutacji lub późniejszej mutacji. Wykorzystuje wiele szczepów Salmonella typhimurium auksotroficzny do histydyny.

Moc substancji chemicznej do wywołania mutacji mierzy się przez zastosowanie jej na bakteriach na płytce zawierającej histydynę. Bakterie są następnie przenoszone na nową płytkę ubogą w histydynę.

Jeśli substancja nie jest mutagenna, bakterie nie wykazywałyby wzrostu w nowej płytce. W innym przypadku, auksotroficzne bakterie histydynowe mutują z powrotem do szczepów prototroficznych do histydyny.

Porównanie proporcji wzrostu bakterii w płytkach z leczeniem i bez leczenia pozwala na ilościowe określenie mocy mutagennej związku na bakteriach.

To możliwe działanie mutagenne u bakterii wskazuje na możliwość, że powoduje takie same skutki u innych organizmów, w tym u ludzi.

Uważa się, że związek, który jest zdolny do wywołania mutacji w bakteryjnym DNA, może również być zdolny do wytwarzania mutacji, które mogą powodować raka.

Inne zastosowania do testu Amesa

Rozwój nowych szczepów

Test Amesa zastosowano do uzyskania nowych szczepów bakteryjnych. Na przykład opracowano szczepy z niedoborem nitroreduktazy.

Szczepy te są wykorzystywane do badania metabolizmu ksenobiotyków i systemów naprawy DNA. Mają również przydatna w ocenie mechanizmy metaboliczne nitrogrupos do wytworzenia czynnej mutagenów i mechanizmy nitrowania genotoksyczne.

Antymutageneza

Test Amesa wykorzystano również jako narzędzie do badania i klasyfikacji naturalnych antymutagenów. Antymutageny są związkami, które mogą zmniejszyć uszkodzenia mutagennego DNA, głównie przez poprawę ich systemów naprawczych.

W ten sposób takie związki unikają początkowych etapów rozwoju raka. Od wczesnych lat 80. XX wieku Ames i współpracownicy przeprowadzili badania w celu oceny redukcji genotoksyn i ryzyka raka poprzez dietę bogatą w antymutageny.

Zaobserwowali, że populacje z dietą o wysokim poziomie antymutagenu mają mniejsze ryzyko rozwoju raka żołądka i jelit.

Test Amesa był szeroko stosowany do badania kilku ekstraktów roślinnych, o których wiadomo, że zmniejszają mutagenność. Badania te wykazały również, że składniki roślin nie zawsze są bezpieczne. Wykazano, że wiele jadalnych roślin ma działanie genotoksyczne.

test Amesa wykazały także być przydatne do wykrywania działań toksycznych lub antymutageniczne związków naturalnych, są często stosowane w medycynie alternatywnej.

Badania metabolizmu genotoksycznego

Jedną ze słabości testu Amesa był brak aktywacji metabolicznej związków genotoksycznych. Jednakże problem ten został rozwiązany przez dodanie homogenatów wątroby indukowanych przez CYP przygotowane z gryzoni.

CYP jest hemoproteiną związaną z metabolizmem różnych substancji. Ta modyfikacja dodała nowe możliwości do testu Amesa. Na przykład oceniano kilka induktorów CYP, które wykazały, że enzymy te są indukowane przez różne typy związków.

Ocena mutagenów w płynach biologicznych

Testy te wykorzystują próbki moczu, osocza i surowicy. Mogą być przydatne do oceny tworzenia się związków N-nitrozowych in vivo z leków aminokwasowych.

Mogą być również przydatne w badaniach epidemiologicznych populacji ludzkich narażonych na mutageny zawodowe, nawyki palenia i narażenie na zanieczyszczenia środowiska.

Testy te wykazały na przykład, że pracownicy narażeni na produkty odpadowe mają wyższy poziom mutagenów moczowych niż ci, którzy pracowali w zakładach uzdatniania wody..

Służy również do wykazania, że ​​użycie rękawic zmniejsza stężenie mutagenów w odlewniach narażonych na aromatyczne związki wielopierścieniowe.

Badania mutagenów w moczu są również cennym narzędziem do oceny antymutagennej, ponieważ na przykład w tym teście wykazano, że podawanie witaminy C hamuje tworzenie związków N-nitrozowych.

Służyło to również pokazaniu, że spożywanie zielonej herbaty przez miesiąc zmniejsza stężenie mutagenów w moczu.

Referencje

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Metody wykrywania czynników rakotwórczych i mutagennych w teście mutagenności salmonella / ssak-mikrosom. Badania mutacyjne / Mutageneza środowiskowa i pokrewne.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Test Amesa w XXI wieku. Badania i recenzje: A Journal of Toxicology.
  3. Auksotrofia W Wikipedii. Pobrane z https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Encyklopedia genetyki. Academic Press.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Native SILAC: Metaboliczne znakowanie białek w mikroorganizmach prototroficznych na podstawie regulacji syntezy lizyny. Proteomika molekularna i komórkowa.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Kolekcja mutantów prototroficznych do delecji dla metabolomiki drożdży i systemów biologicznych. Biotechnologia przyrody.