ШТА ЈЕ ПРОТОТРОФ И КОЈЕ СУ ЊЕГОВЕ ПРИМЕНЕ? - БИОЛОГИЈА - 2025

У прототропхс су организми или ћелије које су способне да произведу аминокиселине које захтевају за своје животне процесе. Овај израз се углавном користи у односу на одређену супстанцу. Супротно је термину аукотропх.

Овај последњи израз користи се за дефинисање микроорганизма који може да расте и размножава се у медијуму за културу само ако му је додат одређени хранљиви састојак. У случају прототрофа, он може успевати без такве супстанце јер је у стању да га сам произведе.

Једноставно упоређивање између ауксотрофа и прототрофа. Преузето и уредјено из: Акардоуст, са Викимедиа Цоммонс.

Организам или сој, на пример, који не могу расти у недостатку лизина, назвали би се аксотрофним лизином. Са своје стране, прототрофни сој лизина ће расти и размножавати се независно од присуства или одсуства лизина у медијуму за културу.

У основи, ауксотрофни сој је изгубио функционални метаболички пут што му је омогућило да синтетише фундаменталну супстанцу, неопходну за његове виталне процесе.

Овај недостатак је углавном последица мутације. Мутација ствара нулти алел који нема биолошку способност да производи супстанцу присутну у прототрофу.

Апликације

Биохемија

Аукотропхиц генетски маркери се често користе у молекуларној генетици. Сваки ген садржи информације које кодирају протеин. То су показали истраживачи Георге Беадле и Едвард Татум, у свом раду који им је донео Нобелову награду.

Ова специфичност гена омогућава мапирање биосинтетских или биохемијских путева. Мутација гена доводи до мутације протеина. На овај начин се може утврдити у ауксотрофичним сојевима испитиване бактерије који ензими су дисфункционални због мутација.

Друга метода за одређивање биосинтетских путева је употреба ауксотрофних сојева специфичних аминокиселина. У овим случајевима, потреба сојева за таквим аминокиселинама се искориштава за додавање неприродних аналога аминокиселина протеина у медијуму за културу.

На пример, супституција фенилаланина за пара-азидо фенилаланин у културама сојева Есцхерицхиа цоли, која је ауксотрофична за фенилаланин.

Аукотропхиц маркери

Мутације унутар гена који кодирају ензиме који учествују у путевима за биосинтезу метаболичких грађевинских молекула користе се као маркери у огромној већини генетских експеримената са квасцем.

Храњиви недостатак изазван мутацијом (ауксотрофија) може се надокнадити уносом потребног хранљивог састојка у медију за раст.

Међутим, таква компензација није нужно квантитативна јер мутације утичу на различите физиолошке параметре и могу деловати синергистички.

Због тога су спроведена испитивања да би се добили прототрофични сојеви с циљем елиминације ауксотрофичних маркера и смањења пристраности у физиолошким и метаболичким студијама.

Амесов тест

Амесов тест, који се такође назива тест мутагенезе на салмонелу, Бруце Н. Амес је развио 1970-их да би утврдио да ли је хемикалија мутаген.

Заснива се на принципу реверзне мутације или постериорне мутације. Користи вишеструке сојеве Салмонелла типхимуриум аукотропхиц на хистидин.

Снага хемикалије која узрокује мутацију мери се тако што је примењујете на бактерије на плочи која садржи хистидин. Бактерије се након тога премештају у нови плак који има хистидин.

Ако супстанца није мутагена, бактерије не би показале раст на новом плаку. У другом случају, хистидинске аксотрофне бактерије ће поново мутирати у прототрофичне хистидинске сојеве.

Култура прототрофне бактерије Салмонелла типхимуриум. Преузето и уређено из: Сун14916, са Викимедиа Цоммонс

Поређење пропорције раста бактерија у плочама са и без третмана омогућава квантификацију мутагене моћи једињења на бактерије.

Овај могући мутагени ефекат бактерија указује на могућност изазивања истих ефеката код других организама, укључујући човека.

Верује се да једињење које је у стању да изазове мутацију у бактеријској ДНК такође може да произведе мутације које могу изазвати рак.

Остале апликације за Амесов тест

Развој нових сојева

Примењен је Амесов тест за добијање нових сојева бактерија. На пример, развијени су сојеви са недостатком нитроредуктазе.

Ови сојеви се користе за проучавање ксенобиотичког метаболизма и система за поправку ДНК. Такође су били корисни за процену метаболичких механизама нитро-група за производњу активних мутагена, као и за механизме нитрације генотоксичних једињења.

Антимутагенеза

Амесов тест такође је коришћен као алат за проучавање и класификацију природних антимутагена. Антимутагени су једињења која могу смањити мутагене лезије у ДНК, углавном побољшавајући њихов систем поправљања.

На тај начин, таква једињења избегавају почетне кораке развоја рака. Од раних 1980-их (20. век), Амес и др. Спровели су студије за процену смањења генотоксина и ризика од рака путем исхране богате антимутагенима.

Они су приметили да популације које су имале дијету са високим нивоом антимутагена имају нижи ризик од настанка карцинома желуца.

Амесов тест се увелико користио за проучавање различитих биљних екстраката за које се зна да смањују мутагеност. Ова истраживања су такође показала да биљне компоненте нису увек безбедне. Показало се да многе јестиве биљке имају генотоксичне ефекте.

Амесов тест такође се показао корисним у откривању токсичних или антимутагених ефеката природних једињења која се често користе у алтернативној медицини.

Студије генотоксичног метаболизма

Једна од слабости Амесовог теста био је недостатак метаболичке активације генотоксичних једињења. Међутим, овај проблем је решен додавањем ЦИП јетре изазваних хомогената припремљених од глодара.

ЦИП је хемопротеин повезан са метаболизмом различитих супстанци. Ова модификација је додала нове могућности Амес тесту. На пример, процењени су различити индуктори ЦИП, који су показали да ови ензими индукују различите врсте једињења.

Процена мутагена у биолошким течностима

Ови тестови користе узорке урина, плазме и серума. Они могу бити корисни за процену стварања Н-нитрозо једињења ин виво из амино лекова.

Такође могу бити корисни у епидемиолошким студијама људске популације која је изложена професионалним мутагенима, навикама пушења и изложености загађивачима животне средине.

Ови тестови су, на пример, показали да радници изложени отпадним производима имају више нивоа мутагена у мокраћи од оних који су радили у постројењима за пречишћавање воде.

Такође је показало да употреба рукавица смањује концентрацију мутагена у ливарским радницима који су изложени полицикличким ароматским једињењима.

Студије мутагена у мокраћи такође су драгоцено средство за антимутагену процену, пошто је, на пример, овај тест показао да примена витамина Ц инхибира стварање Н-нитрозо једињења.

Такође је показало да конзумирање зеленог чаја месец дана смањује концентрацију мутагена у урину.

Референце

1. БН Амес, Ј. МцЦанн, Е. Иамасаки (1975). Методе за откривање карциногена и мутагена тестом мутагености на салмонелу / сисар-микросом. Истраживање мутација / мутагенеза животне средине и сродни предмети.
2. Б. Арриага-Алба, Р. Монтеро-Монтоиа, Ј. Ј. Еспиноса (2012). Амесов тест у двадесет првом веку. Истраживање и прегледи: часопис за токсикологију.
3. Аукотропхи. На Википедији. Опоравак од хттпс://ен.википедиа.орг/вики/Аукотропхи.
4. С. Беннер (2001). Енциклопедија генетике. Академска штампа.
5. Ф. Фрохлицх, Р. Цхристиано, ТЦ Валтхер (2013). Нативни СИЛАЦ: Метаболичко обележавање протеина у прототрофним микроорганизмима на основу регулације синтезе лизина. Молекуларна и ћелијска протеомика.
6. М. Мубледер, Ф. Цапуано, П. Пир, С. Цхристен, У. Сауер, СГ Оливер, М. Ралсер (2012). Прототрофична колекција мутанта за метаболомију квасца и биологију система. Натуре Биотецхнологи.