โปรโตโทรฟคืออะไรและแอปพลิเคชั่นของมันคืออะไร?

prototrophs มันเป็นสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์ที่มีความสามารถในการผลิตกรดอะมิโนที่พวกเขาต้องการสำหรับกระบวนการที่สำคัญของพวกเขา คำนี้ใช้โดยทั่วไปเกี่ยวกับสารเฉพาะ มันตรงกันข้ามกับคำว่า auxotrophic.

ในระยะหลังใช้เพื่อกำหนดจุลินทรีย์ที่สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อเฉพาะเมื่อมีการเพิ่มสารอาหารเฉพาะลงไป ในกรณีของโปรโตโทรพสามารถเจริญได้โดยไม่ต้องใช้สารดังกล่าวเพราะสามารถผลิตได้เอง.

ยกตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตหรือความเครียดเช่นไม่สามารถเจริญเติบโตได้หากไม่มีไลซีนจะถูกเรียกว่า auxotrophic lysine ในทางกลับกันสายพันธุ์โปรโตโทรฟิคไลซีนจะเติบโตและอาจทำซ้ำได้อย่างอิสระจากการมีอยู่หรือไม่มีไลซีนในอาหารเลี้ยงเชื้อ. 

โดยพื้นฐานแล้วความเครียดจากคอสมอสได้สูญเสียเส้นทางเมแทบอลิซึมของการทำงานที่อนุญาตให้สังเคราะห์สารพื้นฐานซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการสำคัญ.

การขาดนี้มักจะเกิดจากการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์สร้างอัลลีลที่ไม่มีค่าซึ่งไม่มีความสามารถทางชีวภาพในการผลิตสารที่มีอยู่ในโปรโตโทรฟิค.

ดัชนี

• 1 แอปพลิเคชัน
  • 1.1 ชีวเคมี
  • 1.2 เครื่องหมาย auxotrophic
  • 1.3 การทดสอบของเอมส์
  • 1.4 แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ สำหรับการทดสอบ Ames
• 2 อ้างอิง

การใช้งาน

ชีวเคมี

เครื่องหมายทางพันธุกรรมของ auxotrophic มักใช้ในพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล แต่ละยีนมีข้อมูลที่เข้ารหัสโปรตีน สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยนักวิจัย George Beadle และ Edward Tatum ในงานที่ทำให้พวกเขาเป็นเจ้าหนี้ของรางวัลโนเบล.

ความจำเพาะของยีนนี้ช่วยให้สามารถทำแผนที่เส้นทางสังเคราะห์ทางชีวเคมีหรือชีวเคมี การกลายพันธุ์ของยีนนำไปสู่การกลายพันธุ์ของโปรตีน ด้วยวิธีนี้มันสามารถตรวจสอบได้ในสายพันธุ์ auxotrophic ของแบคทีเรียที่มีการศึกษาว่าเอนไซม์ใดผิดปกติเนื่องจากการกลายพันธุ์.

อีกวิธีหนึ่งในการกำหนดเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพคือการใช้สายพันธุ์ auxotrophic ของกรดอะมิโนที่เฉพาะเจาะจง ในกรณีเหล่านี้เราใช้ประโยชน์จากความต้องการกรดอะมิโนดังกล่าวโดยสายพันธุ์เพื่อเพิ่ม analogues ที่ผิดธรรมชาติของโปรตีนในสื่อวัฒนธรรม.

ตัวอย่างเช่นการทดแทนฟีนิลอะลานีนโดยพารา - อะซิโดฟีนิลอะลานีนในวัฒนธรรมของสายพันธุ์ของ Escherichia coli auxotrophic สำหรับ phenylalanine.

เครื่องหมาย Auxotrophic

การกลายพันธุ์ภายในยีนที่เข้ารหัสเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับวิถีทางในการสังเคราะห์ชีวโมเลกุลอาคารเมแทบอลิซึมถูกใช้เป็นเครื่องหมายในการทดลองทางพันธุกรรมส่วนใหญ่กับยีสต์.

การขาดสารอาหารที่เกิดจากการกลายพันธุ์ (auxotrophy) สามารถชดเชยได้โดยการจัดหาสารอาหารที่จำเป็นในการเจริญเติบโตปานกลาง.

อย่างไรก็ตามการชดเชยดังกล่าวไม่จำเป็นต้องมีปริมาณเนื่องจากการกลายพันธุ์มีอิทธิพลต่อพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาต่างๆและสามารถทำงานร่วมกันได้.

ด้วยเหตุนี้การศึกษาได้ดำเนินการเพื่อรับสายพันธุ์ prototrophic เพื่อกำจัดเครื่องหมาย auxotrophic และลดอคติในการศึกษาทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญ.

การทดสอบ Ames

การทดสอบ Ames หรือที่เรียกว่าการทดสอบการกลายพันธุ์ของ Salmonella, ได้รับการพัฒนาโดย Bruce N. Ames ในปี 1970 เพื่อตรวจสอบว่าสารเคมีเป็นสารก่อกลายพันธุ์หรือไม่.

มันขึ้นอยู่กับหลักการของการกลายพันธุ์ผกผันหรือการกลายพันธุ์ในภายหลัง มีพนักงานหลายสายพันธุ์ Salmonella typhimurium auxotrophic เพื่อฮิสติดีน.

พลังของสารเคมีที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์นั้นวัดได้โดยการนำไปใช้กับแบคทีเรียบนแผ่นที่มีฮิสทิดีน แบคทีเรียจะถูกย้ายไปยังจานใหม่ที่ยากจนในฮิสทิดี.

หากสารนั้นไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์แบคทีเรียจะไม่แสดงการเจริญเติบโตในคราบจุลินทรีย์ใหม่ ในอีกกรณีหนึ่งแบคทีเรียฮิสทิดีน auxotrophic จะกลายพันธุ์กลับไปที่สายพันธุ์ prototrophic เพื่อฮิสติดีน.

การเปรียบเทียบสัดส่วนของการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในเพลตที่มีและไม่มีการรักษาช่วยให้สามารถหาปริมาณกำลังการกลายพันธุ์ของสารประกอบในแบคทีเรีย.

ผลการกลายพันธุ์ที่เป็นไปได้ในแบคทีเรียบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ว่ามันจะทำให้เกิดผลเช่นเดียวกันในสิ่งมีชีวิตอื่นรวมถึงมนุษย์.

เชื่อกันว่าสารประกอบที่มีความสามารถในการก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ใน DNA ของแบคทีเรียอาจจะทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดมะเร็งได้.

แอปพลิเคชันอื่น ๆ สำหรับการทดสอบ Ames

การพัฒนาสายพันธุ์ใหม่

การทดสอบ Ames ถูกนำไปใช้เพื่อรับเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ ตัวอย่างเช่นการขาดสายพันธุ์ใน nitroreductase ได้รับการพัฒนา.

สายพันธุ์เหล่านี้ใช้เพื่อศึกษากระบวนการเผาผลาญของซีโนไบโอติกและระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอ พวกมันยังมีประโยชน์ในการประเมินกลไกการเผาผลาญของกลุ่มไนโตรเพื่อสร้างสารก่อกลายพันธุ์ที่ใช้งานอยู่.

Antimutagénesis

การทดสอบ Ames ยังถูกใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาและจำแนกแอนติเจนตามธรรมชาติ Antimutagens เป็นสารประกอบที่สามารถลดความเสียหายของดีเอ็นเอกลายพันธุ์ส่วนใหญ่โดยการปรับปรุงระบบการซ่อมแซมของพวกเขา.

ด้วยวิธีนี้สารประกอบดังกล่าวหลีกเลี่ยงขั้นตอนเริ่มต้นของการพัฒนามะเร็ง ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 80 (ของศตวรรษที่ยี่สิบ) เอมส์และเพื่อนร่วมงานได้ทำการศึกษาเพื่อประเมินการลดลงของจีโนทอกซินและความเสี่ยงของโรคมะเร็งผ่านอาหารที่อุดมด้วยแอนติเจน.

พวกเขาสังเกตเห็นว่าประชากรที่มีอาหารที่มีระดับแอนติเจนสูงมีความเสี่ยงน้อยกว่าในการเกิดมะเร็งกระเพาะอาหาร.

การทดสอบ Ames ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อศึกษาสารสกัดจากพืชหลายชนิดที่รู้จักกันเพื่อลดการกลายพันธุ์ การศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบของพืชไม่ปลอดภัยเสมอไป พืชที่กินได้หลายชนิดแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบทางพันธุกรรม.

การทดสอบ Ames ยังแสดงให้เห็นว่ามีประโยชน์ในการตรวจสอบผลกระทบที่เป็นพิษหรือยาต้านจุลชีพของสารประกอบธรรมชาติที่ใช้บ่อยในการแพทย์ทางเลือก.

การศึกษาเมตาบอลิซึมของจีโนม

หนึ่งในจุดอ่อนของการทดสอบ Ames คือการขาดการกระตุ้นการเผาผลาญของสารพิษทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตามปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่ม homogenates ตับที่เกิดจาก CYP ที่เตรียมจากหนู.

CYP คือฮีโมโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมของสารต่างๆ การดัดแปลงนี้เพิ่มความสามารถใหม่ให้กับการทดสอบ Ames ยกตัวอย่างเช่น CYP ของ inducers หลายตัวได้รับการประเมินซึ่งแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เหล่านี้เกิดจากสารประกอบหลายชนิด.

การประเมินผลของสารก่อกลายพันธุ์ในสารชีวภาพ

การทดสอบเหล่านี้ใช้ตัวอย่างปัสสาวะพลาสม่าและซีรัม พวกมันมีประโยชน์สำหรับการประเมินการก่อตัวของสารประกอบ N-nitroso ในร่างกายจากยากรดอะมิโน.

พวกเขายังสามารถเป็นประโยชน์ในการศึกษาทางระบาดวิทยาของประชากรมนุษย์ที่สัมผัสกับการก่อกลายพันธุ์ในอาชีพ, นิสัยการสูบบุหรี่และการสัมผัสกับมลพิษสิ่งแวดล้อม.

ตัวอย่างการทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าคนงานที่สัมผัสกับของเสียมีระดับการกลายพันธุ์ของปัสสาวะสูงกว่าผู้ที่ทำงานในโรงงานบำบัดน้ำเสีย.

นอกจากนี้ยังมีหน้าที่แสดงให้เห็นว่าการใช้ถุงมือช่วยลดความเข้มข้นของสารก่อกลายพันธุ์ในพนักงานโรงหล่อที่สัมผัสกับสารประกอบโพลีไซคลิกอะโรมาติก.

การศึกษาการก่อกลายพันธุ์ของปัสสาวะก็เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการประเมินฤทธิ์ต้านจุลชีพเช่นด้วยการทดสอบนี้แสดงให้เห็นว่าการบริหารวิตามินซียับยั้งการก่อตัวของสารประกอบ N-nitroso.

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการบริโภคชาเขียวเป็นเวลาหนึ่งเดือนจะช่วยลดความเข้มข้นของการกลายพันธุ์ของปัสสาวะ.

การอ้างอิง

1. B.N. อาเมส, เจแมคแคน, อียามาซากิ (1975) วิธีการตรวจหาสารก่อมะเร็งและสารก่อกลายพันธุ์ด้วยการทดสอบการก่อกลายพันธุ์ของซาลโมเนลล่า / สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก การวิจัยการกลายพันธุ์ / การกลายพันธุ์ในสิ่งแวดล้อมและหัวเรื่องที่เกี่ยวข้อง.
2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012) การทดสอบ Ames ในศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด การวิจัยและวิจารณ์: วารสารพิษวิทยา.
3. Auxotrophy ในวิกิพีเดีย สืบค้นจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
4. S. Benner (2001) สารานุกรมพันธุศาสตร์ สื่อวิชาการ.
5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013) Native SILAC: การติดฉลากเมแทบอลิกของโปรตีนในจุลินทรีย์โปรโตโทรฟตามระเบียบการสังเคราะห์ไลซีน โปรตีนระดับโมเลกุลและระดับเซลล์.
6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012) คอลเลกชันกลายพันธุ์ prototrophic ลบสำหรับยีสต์ metabolomics และระบบชีววิทยา เทคโนโลยีชีวภาพธรรมชาติ.