מהו פרוטומטר ומה הם היישומים שלו?

ה פרוטופרופים הם אורגניזמים או תאים המסוגלים לייצר את חומצות האמינו הדרושות לתהליכים החיוניים שלהם. מונח זה משמש בדרך כלל ביחס לחומר מסוים. זה הפוך אל המונח auxotrophic.

המונח השני משמש להגדרת מיקרואורגניזם המסוגל לגדול ולהתרבות במדיום תרבותי רק אם נוסיף לו חומר מזין מסוים. במקרה של פרוטופרוף, הוא יכול לשגשג ללא חומר אמר כי הוא מסוגל לייצר את זה בעצמו.

אורגניזם או זן, למשל, אינו מסוגל לגדול בהיעדר ליזין, ייקרא ליזין אוקסוטרופי. זן ליזין פרוטוטרופי, בתורו, יגדל יכול להתרבות עצמאית נוכחות או היעדר ליזין במדיום התרבות. 

ביסודו של דבר, זן auxotrophic איבדה נתיב מטבולי פונקציונלי המאפשר לו לסנתז חומר בסיסי, חיוני לתהליכים החיוניים שלה.

חוסר זה הוא בדרך כלל עקב מוטציה. המוטציה מייצרת אלל ריק שאין לו היכולת הביולוגית לייצר חומר קיים בפרוטוטרום.

אינדקס

• 1 יישומים
  • 1.1 ביוכימיה
  • 1.2 סמנים auxotrophic
  • 1.3 בדיקת איימס
  • 1.4 יישומים נוספים למבחן איימס
• 2 הפניות

יישומים

ביוכימיה

סמנים גנטיים auxotrophic משמשים לעתים קרובות בגנטיקה מולקולרית. כל גן מכיל את המידע המקודד חלבון. זה הוכיח על ידי החוקרים ג 'ורג' בידל ואדוארד טאטום, בעבודה שהפכה אותם נושים של פרס נובל..

ספציפיות זו של הגנים מאפשרת מיפוי של מסלולים ביו-סינתטיים או ביוכימיים. מוטציה של גן מובילה למוטציה של חלבון. בדרך זו, זה ניתן לקבוע את זנים auxotrophic של חיידקים אשר נחקרו אשר אנזימים אינם מתפקדים עקב המוטציות.

שיטה נוספת לקבוע מסלולים ביוסינתטיים היא השימוש זנים auxotrophic של חומצות אמינו ספציפיות. במקרים אלה, אנו מנצלים את הצורך בחומצות אמינו כאלה על ידי זנים להוסיף אנלוגים לא טבעיים של החלבונים בתקשורת התרבות.

לדוגמה, החלפת פניללנין ידי phenylalanine para-azido בתרבויות של זנים Escherichia coli auxotrophic עבור פנילאלנין.

סמנים אוקסוטרופיים

מוטציות בתוך הגנים המקודדים אנזימים המעורבים במסלולים לביוסינתזה של מולקולות מבנה מטבוליות משמשים סמנים ברובם המכריע של ניסויים גנטיים עם שמרים.

את החסר התזונתי שנגרם על ידי המוטציה (auxotrophy) ניתן לפצות על ידי אספקת חומרי הזנה הדרושים במדיום הצמיחה.

עם זאת, פיצוי כזה אינו בהכרח כמותי, כי המוטציות משפיעות על פרמטרים פיזיולוגיים שונים ויכולות לפעול באופן סינרגיסטי.

בגלל זה, נערכו מחקרים כדי להשיג זנים פרוטוטרופיים במטרה לחסל סמנים auxotrophic ולהפחית את הטיה במחקר פיזיולוגי ומטבולי..

מבחן איימס

מבחן איימס, המכונה גם את הבדיקה mutagenesis של סלמונלה, פותחה על ידי ברוס נ איימס בשנות ה -70 כדי לקבוע אם כימיקל הוא mutagen.

זה מבוסס על העיקרון של מוטציה הפוכה או מוטציה מאוחר יותר. מעסיק זנים מרובים של סלמונלה טיפימוריום auxotrophic כדי histidine.

כוחו של כימיקל לגרום למוטציה נמדד על ידי החלת אותו על חיידקים על צלחת המכילה היסטידין. החיידקים מועברים לאחר מכן לצלחת חדשה ענייה בהיסטדין.

אם החומר אינו מוטגני, החיידקים לא יראו צמיחה בצמח החדש. במקרה אחר, auxotrophic histidine חיידקים יהיה מוטציה בחזרה זנים prototrophic כדי histidine.

ההשוואה של שיעור הגידול החיידקי בצלחות עם וללא טיפול, מאפשרת לכמת את הכוח מוטגני של המתחם על החיידקים.

אפקט מוטגני אפשרי זה בבקטריה מעיד על האפשרות שהוא גורם לאפקטים אחרים באורגניזמים אחרים, כולל בני אדם.

הוא האמין כי תרכובת שמסוגלת לגרום למוטציה ב DNA חיידקי עשויה גם להיות מסוגלת לייצר מוטציות שעלולות לגרום לסרטן.

יישומים אחרים למבחן איימס

פיתוח זנים חדשים

בדיקת איימס יושמה כדי להשיג זנים חיידקים חדשים. לדוגמה, זנים לקויים nitroreductase פותחו.

זנים אלה משמשים ללמוד את חילוף החומרים של xenobiotics ומערכות תיקון DNA. הם גם היו מועילים כדי להעריך את המנגנונים המטבוליים של nitrogroups לייצר mutagens פעיל, כמו גם מנגנוני ניטרציה של תרכובות genotoxic.

אנטימוטגנאזיס

מבחן איימס שימש גם ככלי ללימוד וסיווג של חומרים אנטי-טבעיים טבעיים. Antimutagens הם תרכובות אשר יכול להפחית נזק DNA מוטגני, בעיקר על ידי שיפור מערכות התיקון שלהם.

בדרך זו, תרכובות כאלה למנוע את השלבים הראשונים של התפתחות סרטן. מאז תחילת שנות ה -80 (המאה העשרים), איימס ועמיתיו ערכו מחקרים להערכת הפחתת גנוטוקסין וסיכון לסרטן באמצעות דיאטה עשירה בחומרים אנטי-.

הם גילו כי אוכלוסיות בעלות דיאטות עם רמות גבוהות של נוגדי חמצון היו בסיכון נמוך יותר לפתח סרטן גסטרואינטרי.

מבחן איימס כבר בשימוש נרחב כדי ללמוד כמה תמציות צמחים ידועים להפחית mutagenicity. מחקרים אלה הראו גם כי רכיבים צמחיים אינם בטוחים תמיד. צמחים רבים אכיל הוכחו יש השפעות genotoxic.

בדיקת איימס הוכיחה גם כיעילה באיתור ההשפעות הרעילות או האנטי-אוטגניות של תרכובות טבעיות המשמשות לעיתים קרובות ברפואה אלטרנטיבית..

מחקרים על מטבוליזם גנוטוקסי

אחת החולשות של מבחן איימס הייתה היעדר פעילות מטבולית של התרכובות הגנוטוקסיות. עם זאת, בעיה זו נפתרה על ידי הוספת homogenates הכבד הנגרמת על ידי CYP מוכן מכרסמים.

CYP הוא hemoprotein הקשורים לחילוף החומרים של חומרים שונים. שינוי זה הוסיף יכולות חדשות למבחן איימס. לדוגמה, מספר Inducers של CYP הוערכו, אשר הראה כי אנזימים אלה הם המושרה על ידי סוגים שונים של תרכובות.

הערכת המוטאגים בנוזלים ביולוגיים

בדיקות אלה משתמשות בשתן, פלסמה ודגימות בסרום. הם יכולים להיות מועילים להערכת היווצרות של N-nitroso compounds ב vivo מ חומצת אמינו סמים.

הם יכולים גם להיות שימושיים במחקרים אפידמיולוגיים של אוכלוסיות אנושיות שנחשפו למוטגנים תעסוקתיים, הרגלי עישון וחשיפה למזהמים סביבתיים.

בדיקות אלה הראו, למשל, כי עובדים שנחשפו למוצרי פסולת יש רמות גבוהות יותר של mutagens השתן מאשר אלה שעבדו מתקני טיפול במים..

כמו כן, הוכח כי השימוש בכפפות מקטין את ריכוז המוטאגים בעובדי היציקה שנחשפו לתרכובות פוליציקליות ארומטיות.

מחקרים של מוטגנים השתן הם גם כלי רב ערך עבור הערכה antimutagenic, שכן, למשל, עם בדיקה זו הוכח כי הממשל של ויטמין C מעכב היווצרות של N-nitroso compounds.

זה גם שימש כדי להראות כי צריכת תה ירוק לחודש מפחית את הריכוז של mutagens השתן.

הפניות

1. B.N. איימס, ג 'יי מקאן, א ימאסאקי (1975). שיטות לגילוי חומרים מסרטנים ומוטגנים במבחן מוטגניות של סלמונלה / יונקים. מוטציה מחקר / איכות הסביבה Mutagenesis ונושאים קשורים.
2. ב 'אריאגה-אלבה, ר' מונטרו-מונטויה, י. Espinosa (2012). מבחן איימס במאה העשרים ואחת. מחקר & סקירות: כתב העת של טוקסיקולוגיה.
3. אוקסוטרופיה בוויקיפדיה. מקור: https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
4. ס 'בנר (2001). האנציקלופדיה לגנטיקה. אקדמיה.
5. F.hölich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Native SILAC: תיוג מטבולי של חלבונים במיקרואורגניזמים פרוטופרופיים המבוססים על ויסות סינתזה ליזין. מולקולרית & נייד פרוטאומיקס.
6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. אוליבר, M. Ralser (2012). אוסף מוטציה למחיקה פרוטוטרית עבור מטבוליומיית שמרים ומערכות ביולוגיות. טבע ביוטכנולוגיה.