Što je prototrof i koje su njegove primjene?



prototrophs oni su organizmi ili stanice koje su sposobne proizvesti aminokiseline koje su im potrebne za svoje vitalne procese. Ovaj izraz se općenito koristi u odnosu na određenu tvar. To je suprotno izrazu auxotrophic.

Potonji termin se koristi za definiranje mikroorganizma koji je sposoban za uzgoj i razmnožavanje u mediju kulture samo ako mu je dodan određeni hranjivi sastojak. U slučaju prototropa, može napredovati bez spomenute supstance jer je sposobna sama proizvesti.

Organizam ili soj, na primjer, koji ne može rasti u odsutnosti lizina, nazvao bi se auksotrofni lizin. Prototrofni lizinski soj će opet rasti i može se reproducirati neovisno o prisutnosti ili odsutnosti lizina u mediju za kulturu.. 

U osnovi, auxotrophic soj je izgubio funkcionalni metabolički put koji mu je omogućio da sintetizira temeljnu tvar, neophodnu za njegove vitalne procese.

Ovaj nedostatak je obično posljedica mutacije. Mutacija stvara nulti alel koji ne posjeduje biološku sposobnost za proizvodnju tvari prisutne u prototrofi.

indeks

  • 1 Aplikacije
    • 1.1 Biokemija
    • 1.2 auxotrophic markeri
    • 1.3 Amesov test
    • 1.4 Ostale aplikacije za Amesov test
  • 2 Reference

aplikacije

biokemija

Auxotrophic genetski markeri se često koriste u molekularnoj genetici. Svaki gen sadrži informacije koje kodiraju protein. To su pokazali istraživači George Beadle i Edward Tatum u radu koji ih je učinio vjerovnicima Nobelove nagrade..

Ta specifičnost gena omogućuje mapiranje biosintetskih ili biokemijskih putova. Mutacija gena dovodi do mutacije proteina. Na taj se način može utvrditi u auxotrophic sojevima bakterija koje su proučavane koji su enzimi disfunkcionalni zbog mutacija.

Druga metoda za određivanje biosintetskih putova je upotreba auksotrofnih sojeva specifičnih aminokiselina. U tim slučajevima, koristimo potrebu za takvim aminokiselinama sojevima da dodaju neprirodne analoge proteina u medij za kulturu..

Na primjer, zamjena fenilalanina para-azido fenilalaninom u kulturama sojeva Escherichia coli auxotrophic za fenilalanin.

Auxotrophic markeri

Mutacije unutar gena koje kodiraju enzime uključene u puteve biosinteze metaboličkih građevnih molekula koriste se kao markeri u velikoj većini genetskih eksperimenata s kvascem.

Prehrambeni nedostatak uzrokovan mutacijom (auxotrophy) može se kompenzirati opskrbljivanjem potrebnim hranjivim tvarima u mediju za rast..

Međutim, takva kompenzacija nije nužno kvantitativna jer mutacije utječu na različite fiziološke parametre i mogu djelovati sinergistički.

Zbog toga su provedena istraživanja za dobivanje prototrofnih sojeva s ciljem uklanjanja auxotrophic markera i smanjenja pristranosti u fiziološkim i metaboličkim studijama..

Amesov test

Amesov test, također poznat kao test mutageneze Salmonela, razvio je Bruce N. Ames 1970-ih kako bi utvrdio je li kemikalija mutagen.

Temelji se na načelu inverzne mutacije ili kasnije mutacije. Zapošljava više sojeva Salmonella typhimurium auxotrophic za histidin.

Moć kemikalije da uzrokuje mutaciju mjeri se primjenom na bakterije na pločici koja sadrži histidin. Bakterije se zatim premještaju na novu ploču slabom histidinom.

Ako tvar nije mutagena, bakterija ne bi pokazala rast u novom plaku. U drugom slučaju, auxotrophic histidine bakterije će mutirati natrag u prototrofne sojeve do histidina.

Usporedba udjela bakterijskog rasta u pločama s tretmanom i bez njega omogućuje kvantificiranje mutagene snage spoja na bakterije.

Ovaj mogući mutageni učinak u bakterijama ukazuje na mogućnost da uzrokuje iste učinke u drugim organizmima, uključujući i ljude.

Vjeruje se da spoj koji je sposoban uzrokovati mutaciju u bakterijskoj DNA može također biti sposoban proizvesti mutacije koje mogu uzrokovati rak.

Ostale aplikacije za Amesov test

Razvoj novih sojeva

Za dobivanje novih bakterijskih sojeva primijenjen je Amesov test. Na primjer, razvijeni su sojevi deficijentni u nitroreduktazi.

Ovi sojevi koriste se za proučavanje metabolizma ksenobiotika i sustava za popravak DNA. Oni su također bili korisni za procjenu metaboličkih mehanizama nitrogrupa za proizvodnju aktivnih mutagena, kao i mehanizme nitriranja genotoksičnih spojeva..

Antimutagénesis

Amesov test također je korišten kao alat za proučavanje i klasificiranje prirodnih antimutagena. Antimutageni su spojevi koji mogu smanjiti oštećenje mutagene DNA, uglavnom poboljšanjem njihovih sustava za popravak.

Na taj način takvi spojevi izbjegavaju početne korake razvoja raka. Od ranih 80-ih (dvadesetog stoljeća), Ames i njegovi kolege proveli su studije za procjenu smanjenja genotoksina i rizika od raka putem prehrane bogate antimutagenima.

Primijetili su da su populacije koje su imale dijete s visokom razinom antimutagena imale manji rizik od razvoja gastroenteričnog raka.

Amesov test široko se koristi za proučavanje nekoliko biljnih ekstrakata za koje se zna da smanjuju mutagenost. Ove studije su također pokazale da biljne komponente nisu uvijek sigurne. Pokazalo se da mnoge jestive biljke imaju genotoksične učinke.

Pokazalo se da je Amesov test koristan u otkrivanju toksičnih ili antimutagenih učinaka prirodnih spojeva koji se često koriste u alternativnoj medicini..

Studije genotoksičnog metabolizma

Jedna od slabosti Amesovog testa je nedostatak metaboličke aktivacije genotoksičnih spojeva. Međutim, taj je problem riješen dodavanjem jetrenih homogenata induciranih CYP-om pripremljenim od glodavaca.

CYP je hemoprotein povezan s metabolizmom različitih tvari. Ova izmjena dodala je nove mogućnosti Amesovom testu. Na primjer, procijenjeno je nekoliko induktora CYP, koji su pokazali da su ti enzimi inducirani različitim tipovima spojeva.

Procjena mutagena u biološkim tekućinama

Ovi testovi koriste uzorke urina, plazme i seruma. Oni mogu biti korisni za procjenu stvaranja N-nitrozo spojeva in vivo iz aminokiselinskih lijekova.

Također mogu biti korisni u epidemiološkim istraživanjima ljudske populacije izložene mutagensima na poslu, navikama pušenja i izloženosti zagađivačima okoliša.

Ovi su testovi pokazali, na primjer, da radnici izloženi otpadnim proizvodima imaju višu razinu mokraćnih mutagena od onih koji su radili u postrojenjima za obradu vode..

Također je služio kao dokaz da uporaba rukavica smanjuje koncentracije mutagena u ljevaonicama izloženim aromatičnim policikličkim spojevima.

Studije mutagena u mokraći također su vrijedan alat za antimutagensko ocjenjivanje, jer je, na primjer, ovim testom pokazano da primjena vitamina C inhibira stvaranje N-nitrozo spojeva..

Također je pokazala da konzumacija zelenog čaja tijekom mjesec dana smanjuje koncentraciju mokraćnih mutagena.

reference

  1. B. N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Metode za otkrivanje karcinogena i mutagena testom mutagenosti salmonele / sisavaca-mikrosoma. Istraživanje mutacija / mutageneza u okolišu i srodni subjekti.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Amesov test u 21. stoljeću. Istraživanja i recenzije: časopis za toksikologiju.
  3. Auksotrofnost. U Wikipediji. Preuzeto s 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: Metaboličko obilježavanje proteina u prototrofnim mikroorganizmima na temelju regulacije sinteze lizina. Molekularna i stanična proteomika.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Zbirka prototrofnog delecijskog mutanta za metabolomiku kvasca i biološkim sustavima. Biotehnologija prirode.