- Програми
- Біохімія
- Ауксотрофні маркери
- Тест Еймса
- Інші додатки до тесту Еймса
- Розробка нових штамів
- Антимутагенез
- Дослідження генотоксичного обміну речовин
- Оцінка мутагенів у біологічних рідинах
- Список літератури
У прототрофи організми або клітини, які здатні виробляти амінокислоти , які вимагають для їх життєвих процесів. Цей термін, як правило, використовується стосовно певної речовини. Це протилежне терміну ауксотроф.
Цей останній термін використовується для визначення мікроорганізму, який здатний рости і розмножуватися в культуральному середовищі, лише якщо до нього додано певне поживне речовина. У випадку з прототрофом він може процвітати без такої речовини, оскільки здатний його виробляти сам.
Просте порівняння між ауксотрофом та прототрофом. Знято та відредаговано з: Akardoust, з Вікісховища.
Організм або штам, наприклад, не здатний рости за відсутності лізину, називали б ауксотрофним лізином. Прототрофний штам лізину зі свого боку буде рости і розмножуватися незалежно від присутності або відсутності лізину в культуральному середовищі.
В основному, ауксотрофний штам втратив функціональний метаболічний шлях, що дозволило йому синтезувати основну речовину, необхідну для його життєдіяльності.
Цей дефіцит, як правило, обумовлений мутацією. Мутація породжує нульовий алель, який не має біологічної здатності виробляти речовину, присутню в прототрофі.
Програми
Біохімія
Ауксотрофні генетичні маркери часто використовуються в молекулярній генетиці. Кожен ген містить інформацію, що кодує білок. Це продемонстрували дослідники Джордж Бідл та Едвард Татум у своїх роботах, які принесли їм Нобелівську премію.
Ця специфіка генів дозволяє скласти карту біосинтетичних або біохімічних шляхів. Мутація гена призводить до мутації білка. Таким чином можна визначити в ауксотрофних штамах досліджуваних бактерій, які ферменти дисфункціональні через мутації.
Іншим методом визначення біосинтетичних шляхів є використання ауксотрофних штамів специфічних амінокислот. У цих випадках потреба штамів у таких амінокислотах використовується для додавання неприродних амінокислотних аналогів білків у культуральне середовище.
Наприклад, заміна фенілаланіну на пара-азидо фенілаланін у культурах штамів Escherichia coli, ауксотрофних фенілаланіну.
Ауксотрофні маркери
Мутації в генах, що кодують ферменти, які беруть участь у шляху біосинтезу метаболічних будівельних молекул, використовуються як маркери у переважній більшості генетичних експериментів із дріжджами.
Дефіцит поживних речовин, викликаний мутацією (ауксотрофією), можна компенсувати, поставляючи необхідну поживну речовину в середовище росту.
Однак така компенсація не обов'язково є кількісною, оскільки мутації впливають на різні фізіологічні параметри і можуть діяти синергічно.
Через це були проведені дослідження для отримання прототрофних штамів з метою усунення ауксотрофних маркерів та зменшення зміщення у фізіологічних та метаболічних дослідженнях.
Тест Еймса
Тест Еймса, який також називають тестом на мутагенез на сальмонелу, був розроблений Брюсом Н. Еймсом у 1970-х роках, щоб визначити, чи хімічна речовина є мутагеном.
Він заснований на принципі зворотної мутації або задньої мутації. Він використовує кілька штамів Salmonella typhimurium, ауксотрофний гістидину.
Сила хімічного речовини, що викликає мутацію, вимірюється шляхом нанесення його на бактерії на тарілці, що містить гістидин. Згодом бактерії переміщуються до нового нальоту, бідного на гістидин.
Якщо речовина не є мутагенною, бактерії не показали б зростання на новому нальоті. В іншому випадку ауститрофні бактерії гістидину будуть мутувати назад до прототрофних штамів гістидину.
Культура прототрофної бактерії Salmonella typhimurium. Знято та відредаговано з: Sun14916, з Вікісховища
Порівняння питомої ваги росту бактерій у планшетах із та без обробки дає можливість кількісно оцінити мутагенну силу сполуки на бактерії.
Цей можливий мутагенний ефект у бактерій вказує на можливість викликати такі ж ефекти у інших організмів, включаючи людину.
Вважається, що сполука, яка здатна викликати мутацію бактеріальної ДНК, також може бути здатною продукувати мутації, які можуть спричинити рак.
Інші додатки до тесту Еймса
Розробка нових штамів
Для отримання нових штамів бактерій застосовували тест Еймса. Наприклад, були розроблені дефіцити нітроредуктази.
Ці штами використовуються для вивчення ксенобіотичного метаболізму та систем відновлення ДНК. Вони також були корисними для оцінки метаболічних механізмів нітрогруп для отримання активних мутагенів, а також механізмів нітрування генотоксичних сполук.
Антимутагенез
Тест Еймса також використовувався як інструмент для вивчення та класифікації природних антимутагенів. Антимутагени - це сполуки, які здатні зменшити мутагенні ураження в ДНК, головним чином за рахунок вдосконалення їх систем відновлення.
Таким чином такі сполуки уникають початкових етапів розвитку раку. Починаючи з початку 1980-х років (XX століття), Еймс та ін. Проводили дослідження для оцінки зниження генотоксину та ризику раку за допомогою дієти, багатої антимутагенами.
Вони зауважили, що у груп населення, які мали дієти з високим рівнем антимутагенів, є більш низькі ризики розвитку раку шлунково-кишкового тракту.
Тест Еймса широко використовувався для вивчення різних рослинних екстрактів, які, як відомо, знижують мутагенність. Ці дослідження також показали, що рослинні компоненти не завжди є безпечними. Показано, що багато їстівні рослини мають генотоксичну дію.
Тест Еймса також виявився корисним у виявленні токсичних чи антимутагенних ефектів природних сполук, які часто використовуються в альтернативній медицині.
Дослідження генотоксичного обміну речовин
Однією з недоліків тесту Еймса була відсутність метаболічної активації генотоксичних сполук. Однак ця проблема була вирішена шляхом додавання печінкових гомогенатів печінки, приготованих з гризунів.
CYP - гемопротеїн, пов'язаний з метаболізмом різних речовин. Ця модифікація додала нових можливостей тесту Еймса. Наприклад, були оцінені різні індуктори CYP, які показали, що ці ферменти індукуються різними типами сполук.
Оцінка мутагенів у біологічних рідинах
У цих тестах використовують проби сечі, плазми та сироватки. Вони можуть бути корисними для оцінки утворення N-нітрозо сполук in vivo з амінопрепаратів.
Вони також можуть бути корисними в епідеміологічних дослідженнях людської популяції, що зазнає впливу професійних мутагенів, звичок до паління та впливу забруднюючих речовин навколишнього середовища.
Ці випробування показали, наприклад, що у працівників, які потрапляють у відходи, є мутагени сечі більш високі, ніж у тих, хто працював у очисних спорудах.
Це також продемонструвало, що використання рукавичок зменшує концентрацію мутагенів у працівників ливарного виробництва, які піддаються впливу поліциклічних ароматичних сполук.
Дослідження мутагенів сечі також є цінним інструментом для антимутагенної оцінки, оскільки, наприклад, цей тест показав, що введення вітаміну С гальмує утворення N-нітрозо сполук.
Це також продемонструвало, що вживання зеленого чаю протягом місяця знижує концентрацію мутагенів у сечі.
Список літератури
- BN Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Методи виявлення канцерогенів та мутагенів за допомогою тесту на мутагенність на сальмонели / мікросоми ссавців. Дослідження мутацій / екологічний мутагенез та супутні теми.
- Б. Арріага-Альба, Р. Монтеро-Монтоя, Дж. Дж. Еспіноса (2012). Тест Еймса в двадцять першому столітті. Дослідження та огляди: Журнал токсикології.
- Ауксотрофія. У Вікіпедії. Відновлено з https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
- С. Беннер (2001). Енциклопедія генетики. Академічна преса.
- Ф. Фрелих, Р. Крістіано, ТК Уолтер (2013). Рідний SILAC: метаболічне маркування білків у прототрофних мікроорганізмах на основі регулювання синтезу лізину. Молекулярна та клітинна протеоміка.
- М. Мюльдер, Ф. Капуано, П. Пір, С. Крістен, У. Зауер, С. Г. Олівер, М. Ральсер (2012). Колекція мутантів прототрофного видалення для метаболомії дріжджів та біології систем. Природа Біотехнологія.