Kaj je prototrof in kakšne so njegove aplikacije?



The prototrofe so organizmi ali celice, ki so sposobne proizvesti aminokisline, ki jih potrebujejo za svoje vitalne procese. Ta izraz se običajno uporablja za določeno snov. Je nasproten izrazu auxotrophic.

Slednji izraz se uporablja za opredelitev mikroorganizma, ki je sposoben rasti in razmnoževanja v gojišču kulture samo, če mu je dodano določeno hranilo. V primeru prototrofa lahko uspeva brez omenjene snovi, ker je sposobna sama proizvajati.

Organizem ali sev, na primer, ki ne more rasti v odsotnosti lizina, bi se imenoval auksotrofni lizin. Prototrofni lizinski sev pa se bo povečal in se lahko razmnožuje neodvisno od prisotnosti ali odsotnosti lizina v gojišču.. 

V bistvu je avksotrofni sev izgubil funkcionalno presnovno pot, ki ji je omogočila sintezo temeljne snovi, ki je bistvena za njene vitalne procese..

To pomanjkanje je običajno posledica mutacije. Mutacija generira ničelni alel, ki nima biološke zmogljivosti za proizvodnjo snovi, prisotne v prototrofi.

Indeks

  • 1 Aplikacije
    • 1.1 Biokemija
    • 1.2 avksotrofni označevalci
    • 1.3 Amesov test
    • 1.4 Druge vloge za Amesov test
  • 2 Reference

Aplikacije

Biokemija

V molekularni genetiki se pogosto uporabljajo avksotrofni genetski označevalci. Vsak gen vsebuje informacije, ki kodirajo protein. To so pokazali raziskovalci George Beadle in Edward Tatum v delu, v katerem so postali upniki Nobelove nagrade..

Ta specifičnost genov omogoča kartiranje biosintetičnih ali biokemičnih poti. Mutacija gena vodi do mutacije proteina. Na ta način je mogoče ugotoviti v avksotrofnih sevih bakterij, ki so bile proučene, kateri encimi so disfunkcionalni zaradi mutacij..

Druga metoda za določanje biosintetičnih poti je uporaba avksotrofnih sevov specifičnih aminokislin. V teh primerih izkoristimo potrebo po takih aminokislinah s sevi, da dodamo nenaravne analoge beljakovin v gojišče..

Na primer, zamenjava fenilalanina z para-azido fenilalaninom v kulturah sevov Escherichia coli auxotrophic za fenilalanin.

Avksotrofni označevalci

Mutacije v genih, ki kodirajo encime, vključene v poti biosinteze metabolnih gradbenih molekul, se uporabljajo kot označevalci v veliki večini genetskih poskusov s kvasom.

Prehranska pomanjkljivost, ki jo povzroča mutacija (auxotrophy), se lahko kompenzira z zagotavljanjem potrebne hranilne snovi v gojišču..

Vendar to nadomestilo ni nujno kvantitativno, ker mutacije vplivajo na različne fiziološke parametre in lahko delujejo sinergistično.

Zaradi tega so bile izvedene študije za pridobitev prototrofnih sevov z namenom, da bi odpravili avksotrofne označevalce in zmanjšali pristranskost pri fizioloških in metaboličnih študijah..

Amesov test

Amesov test, imenovan tudi test mutageneze Salmonella, je razvil Bruce N. Ames leta 1970, da bi ugotovil, ali je kemikalija mutagen.

Temelji na načelu inverzne mutacije ali kasnejše mutacije. Uporablja več sevov. \ T Salmonella typhimurium avksotrofno na histidin.

Moč kemikalije, da povzroči mutacijo, se meri z nanosom na bakterije na plošči, ki vsebuje histidin. Bakterije se nato preselijo v novo ploščo, slabo v histidin.

Če snov ni mutagena, bakterije ne kažejo rasti v novem plaku. V drugem primeru bodo avksotrofne histidinske bakterije mutirale nazaj v prototrofne seve do histidina.

Primerjava deleža bakterijske rasti v ploščah z in brez zdravljenja omogoča količinsko opredelitev mutagene moči spojine na bakterijah..

Ta možni mutageni učinek pri bakterijah kaže na možnost, da povzroči enake učinke pri drugih organizmih, vključno z ljudmi.

Verjetno je, da lahko spojina, ki je sposobna povzročiti mutacijo v bakterijski DNA, povzroči mutacije, ki lahko povzročijo raka..

Druge vloge za Amesov test

Razvoj novih sevov

Za pridobitev novih bakterijskih sevov smo uporabili Amesov test. Na primer, razvili so seve, ki so pomanjkljive v nitroreduktazi.

Ti sevi se uporabljajo za preučevanje presnove ksenobiotikov in sistemov za popravilo DNA. Prav tako so bili koristni za ovrednotenje metaboličnih mehanizmov nitrogrupa za proizvodnjo aktivnih mutagenih snovi, pa tudi mehanizme nitriranja genotoksičnih spojin..

Antimutageneza

Amesov test je bil uporabljen tudi kot orodje za preučevanje in razvrščanje naravnih antimutagnov. Antimutageni so spojine, ki lahko zmanjšajo mutagene poškodbe DNA, predvsem z izboljšanjem njihovih sistemov za popravilo.

Na ta način se takšne spojine izognejo začetnim korakom razvoja raka. Od zgodnjih osemdesetih let dvajsetega stoletja so Ames in njegovi sodelavci izvedli študije za oceno zmanjšanja genotoksinov in tveganja za raka s pomočjo prehrane, bogate z antimutageni.

Opazili so, da so imele populacije, ki so imele diete z visokimi ravnmi antimutagena, manjše tveganje za nastanek gastroenteričnega raka.

Amesov test je bil široko uporabljen za preučevanje več rastlinskih izvlečkov, za katere je znano, da zmanjšajo mutagenost. Te študije so tudi pokazale, da komponente rastlin niso vedno varne. Številne užitne rastline so pokazale genotoksične učinke.

Pokazalo se je tudi, da je Amesov test koristen pri odkrivanju strupenih ali antimutagenih učinkov naravnih spojin, ki se pogosto uporabljajo v alternativni medicini..

Študije genotoksičnega metabolizma

Ena od slabosti Amesovega testa je bila pomanjkanje metabolične aktivacije genotoksičnih spojin. Vendar pa je ta problem rešen z dodajanjem jetrnih homogenatov, ki jih inducira CYP, pripravljen iz glodalcev.

CYP je hemoprotein, povezan s presnovo različnih snovi. Ta sprememba je dodala nove zmogljivosti Amesovemu testu. Na primer, ovrednotenih je bilo več induktorjev CYP, ki so pokazali, da te encime inducirajo različne vrste spojin.

Vrednotenje mutagenov v bioloških tekočinah

Ti testi uporabljajo vzorce urina, plazme in seruma. Lahko so uporabne za vrednotenje nastajanja N-nitrozo spojin in vivo iz zdravil z aminokislinami.

Lahko so koristne tudi v epidemioloških študijah človeških populacij, izpostavljenih poklicnim mutagenim snovem, kajenju in izpostavljenosti onesnaževalcem okolja.

Ti testi so na primer pokazali, da imajo delavci, ki so izpostavljeni odpadnim proizvodom, višje ravni sečnih mutagenih snovi kot tisti, ki so delali v napravah za čiščenje vode..

Prav tako je dokazal, da uporaba rokavic zmanjšuje koncentracijo mutagenov v livarskih delavcih, izpostavljenih aromatičnim policikličnim spojinam..

Študije mutagenov v urinu so tudi dragoceno orodje za antimutageno vrednotenje, saj je bilo na primer s tem testom dokazano, da dajanje vitamina C zavira nastanek N-nitrozo spojin.

Prav tako je pokazala, da poraba zelenega čaja za mesec dni zmanjšuje koncentracijo urinskih mutagenov.

Reference

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Metode za odkrivanje rakotvornih in mutagenih snovi s testom mutagenosti na salmonelo / sesalce - mikrosom. Raziskave mutacij / Okoljska mutageneza in sorodni predmeti.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Amesov test v 21. stoletju. Raziskave in ocene: Journal of Toxicology.
  3. Auxotrophy V Wikipediji. Vzpostavljeno iz https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Enciklopedija genetike. Academic Press.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Native SILAC: Metabolično označevanje beljakovin v prototrofnih mikroorganizmih, ki temeljijo na regulaciji sinteze lizina. Molekularna in celična proteomika.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Zbirka prototrofnih izbrisanih mutant za metabolomiko kvasovk in biološke sisteme. Biotehnologija narave.