Apakah prototrof dan apakah aplikasinya?



The prototrof mereka adalah organisma atau sel yang mampu menghasilkan asid amino yang mereka perlukan untuk proses penting mereka. Istilah ini biasanya digunakan berkaitan dengan bahan tertentu. Ia bertentangan dengan istilah auxotropik.

Istilah yang terakhir digunakan untuk menentukan mikroorganisma yang mampu tumbuh dan berkembang di dalam medium budaya hanya jika nutrien tertentu telah ditambah kepadanya. Dalam hal prototrof itu, ia dapat berkembang maju tanpa mengatakan bahan itu kerana ia mampu menghasilkannya sendiri.

Satu organisma atau ketegangan, contohnya, tidak dapat berkembang dengan ketiadaan lisin, akan disebut lysine auxotropik. Tekanan lysine prototropik, sebaliknya, akan berkembang dan boleh membiak secara bebas dari kehadiran atau ketiadaan lisin dalam medium kultur. 

Pada dasarnya, ketegangan auksotropik telah kehilangan laluan metabolik berfungsi yang membolehkannya mensintesis bahan asas, penting untuk proses pentingnya.

Kekurangan ini biasanya disebabkan oleh mutasi. Mutasi ini menghasilkan alel null yang tidak mempunyai keupayaan biologi untuk menghasilkan bahan yang terdapat dalam prototrof.

Indeks

  • 1 Aplikasi
    • 1.1 Biokimia
    • 1.2 penanda auxotropik
    • 1.3 Ujian Ames
    • 1.4 Aplikasi lain untuk ujian Ames
  • 2 Rujukan

Permohonan

Biokimia

Penanda genetik auxotropik sering digunakan dalam genetik molekul. Setiap gen mengandungi maklumat yang mengkodekan protein. Ini ditunjukkan oleh penyelidik George Beadle dan Edward Tatum, dalam kerja yang menjadikan mereka pemiutang Hadiah Nobel..

Keistimewaan gen ini membolehkan pemetaan laluan biosintetik atau biokimia. Mutasi gen menyebabkan mutasi protein. Dengan cara ini, ia boleh ditentukan dalam strain bakteria auksotropik yang dikaji yang mana enzim tidak disfungsi kerana mutasi.

Kaedah lain untuk menentukan laluan biosintetik ialah penggunaan strain auksotropik asid amino tertentu. Dalam kes-kes ini, kita mengambil kesempatan daripada keperluan untuk asid amino tersebut oleh strain-strain untuk menambah analog yang luar biasa daripada protein dalam media kultur.

Contohnya, penggantian fenilalanin oleh para-azido phenylalanine dalam kultur strain Escherichia coli auxotropik untuk fenilalanin.

Penanda auxotropik

Mutasi di dalam gen yang menyandarkan enzim yang terlibat dalam laluan untuk biosintesis molekul bangunan metabolik digunakan sebagai penanda dalam majoriti eksperimen genetik dengan yis.

Kekurangan pemakanan yang disebabkan oleh mutasi (auksotrofi) boleh diberi pampasan dengan membekalkan nutrien yang diperlukan dalam medium pertumbuhan.

Walau bagaimanapun, pampasan itu tidak semestinya kuantitatif kerana mutasi itu mempengaruhi pelbagai parameter fisiologi dan boleh bertindak secara sinergistik.

Oleh yang demikian, kajian telah dijalankan untuk mendapatkan strain prototropik dengan tujuan untuk menghapuskan penanda auxotropik dan mengurangkan bias dalam kajian fisiologi dan metabolik..

Ujian Ames

Ujian Ames, juga dikenali sebagai ujian mutagenesis Salmonella, telah dibangunkan oleh Bruce N. Ames pada tahun 1970-an untuk menentukan sama ada kimia adalah mutagen.

Ia berdasarkan prinsip mutasi songsang atau mutasi kemudian. Mempunyai pelbagai jenis Salmonella typhimurium auksotropik kepada histidin.

Kekuatan kimia untuk menyebabkan mutasi diukur dengan memohon kepada bakteria pada plat yang mengandungi histidin. Bakteria kemudiannya dipindahkan ke pinggan baru yang buruk di histidine.

Jika bahan itu tidak mutagenik, bakteria tidak akan menunjukkan pertumbuhan dalam plak baru. Dalam kes lain, bakteria histidin auxotropik akan bermutasi kembali kepada strain prototrofik untuk histidin.

Perbandingan kadar pertumbuhan bakteria dalam piring dengan dan tanpa rawatan, membolehkan untuk mengkuantifikasi kuasa mutagen dari kompaun pada bakteria.

Kesan mutagen mungkin dalam bakteria menunjukkan kemungkinan ia menyebabkan kesan yang sama dalam organisma lain, termasuk manusia.

Adalah dipercayai bahawa sebatian yang mampu menyebabkan mutasi dalam DNA bakteria juga boleh menghasilkan mutasi yang boleh menyebabkan kanser.

Aplikasi lain untuk ujian Ames

Pembangunan strain baru

Ujian Ames telah digunakan untuk mendapatkan strain bakteria baru. Sebagai contoh, terikan kekurangan nitroreductase telah dibangunkan.

Strain ini digunakan untuk mengkaji metabolisme xenobiotik dan sistem pembaikan DNA. Mereka juga berguna untuk menilai mekanisme metabolisme nitrogroups untuk menghasilkan mutagens aktif, serta mekanisme nitrogen sebatian genotoksik.

Antimutagenesis

Ujian Ames juga telah digunakan sebagai alat untuk mengkaji dan mengklasifikasikan antimutagens semula jadi. Antimutagens adalah sebatian yang boleh mengurangkan kerosakan DNA mutagen, terutamanya dengan memperbaiki sistem pembaikan mereka.

Dengan cara ini, sebatian sebegini mengelakkan langkah awal perkembangan kanser. Sejak awal 80-an (abad ke-20), Ames dan rakan-rakan telah menjalankan kajian untuk menilai pengurangan genotoksin dan risiko kanser melalui diet yang kaya dengan antimutagens.

Mereka memerhatikan bahawa populasi yang mempunyai diet dengan paras antimutagens yang tinggi mempunyai risiko yang kurang untuk mengembangkan kanser gastroenterik.

Ujian Ames telah banyak digunakan untuk mengkaji beberapa ekstrak tumbuhan yang diketahui mengurangkan mutagenisiti. Kajian-kajian ini juga menunjukkan bahawa komponen tumbuhan tidak selalu selamat. Banyak tumbuhan yang boleh dimakan telah terbukti mempunyai kesan genotoksik.

Ujian Ames juga menunjukkan berguna untuk mengesan kesan toksik atau antimutagenik sebatian semula jadi yang sering digunakan dalam ubat alternatif..

Kajian metabolisme genotoxic

Salah satu kelemahan ujian Ames adalah kekurangan pengaktifan metabolik bagi sebatian genotoksik. Walau bagaimanapun, masalah ini telah diselesaikan dengan menambahkan homogenat hati yang disebabkan oleh CYP yang disediakan daripada tikus.

CYP adalah hemoprotein yang berkaitan dengan metabolisme pelbagai bahan. Pengubahsuaian ini menambah keupayaan baru kepada ujian Ames. Sebagai contoh, beberapa induk CYP telah dinilai, yang menunjukkan bahawa enzim-enzim ini didorong oleh pelbagai jenis sebatian.

Penilaian mutagens dalam cecair biologi

Ujian ini menggunakan sampel air kencing, plasma dan serum. Mereka boleh berguna untuk menilai pembentukan sebatian N-nitroso dalam vivo dari dadah asid amino.

Mereka juga boleh berguna dalam kajian epidemiologi populasi manusia yang terdedah kepada mutagen pekerjaan, tabiat merokok dan pendedahan kepada pencemar alam sekitar.

Ujian ini menunjukkan, contohnya, pekerja yang terdedah kepada produk sisa mempunyai tahap mutagen yang lebih tinggi daripada mereka yang bekerja di kemudahan rawatan air..

Ia juga telah menunjukkan bahawa penggunaan sarung tangan mengurangkan kepekatan mutagens dalam pekerja faundri yang terdedah kepada sebatian polisiklik aromatik.

Kajian mutagens kencing juga merupakan alat berharga untuk penilaian antimutagenik, kerana, sebagai contoh, dengan ujian ini ia menunjukkan bahawa pentadbiran vitamin C menghalang pembentukan senyawa N-nitroso.

Ia juga menunjukkan bahawa penggunaan teh hijau selama sebulan mengurangkan kepekatan mutagen kencing.

Rujukan

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Kaedah untuk mengesan karsinogen dan mutagen dengan ujian mutagenikiti salmonella / mamalia-mikrosom. Penyelidikan Mutasi / Mutagenesis Alam Sekitar dan Subjek Berkaitan.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Ujian Ames pada Abad Dua Puluh Pertama. Penyelidikan & Ulasan: Jurnal Toksikologi.
  3. Auxotrophy Di Wikipedia. Diperolehi daripada https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Ensiklopedia Genetik. Akademik Akhbar.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). SILAC asli: Penyelarasan metabolik protein dalam mikroorganisma prototrof berdasarkan peraturan sintesis lisin. Proteomik Molekul & Selular.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Koleksi pemotongan mutan prototropik untuk metabolom dan sistem biologi ragi. Alam Bioteknologi.