โปรโตโทรฟีคืออะไรและแอปพลิเคชั่นของมันคืออะไร?

prototrophs เป็นสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์ที่มีความสามารถในการผลิตกรดอะมิโนที่พวกเขาต้องการสำหรับกระบวนการที่สำคัญของพวกเขา คำนี้ใช้โดยทั่วไปเกี่ยวกับสารเฉพาะ มันตรงกันข้ามกับคำว่า auxotrophic

ในระยะหลังใช้เพื่อกำหนดจุลินทรีย์ที่สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อเฉพาะเมื่อมีการเพิ่มสารอาหารที่เฉพาะเจาะจงลงไป ในกรณีของโปรโตโทรพเขาสามารถเจริญเติบโตได้โดยปราศจากสารเคมีเพราะเขาสามารถสร้างมันเองได้

ยกตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตหรือความเครียดเช่นไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในกรณีที่ไม่มีไลซีนจะถูกเรียกว่า auxotrophic lysine ในทางกลับกันสายพันธุ์โปรโตโทรฟิคไลซีนจะเติบโตและอาจทำซ้ำได้อย่างอิสระจากการมีอยู่หรือไม่มีไลซีนในอาหารเลี้ยงเชื้อ

โดยพื้นฐานแล้วความเครียดจากคอสมอสได้สูญเสียเส้นทางการเผาผลาญที่ใช้งานได้ซึ่งอนุญาตให้สังเคราะห์สารพื้นฐานซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการสำคัญ

การขาดนี้มักจะเกิดจากการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์สร้างอัลลีลที่ไม่มีค่าซึ่งไม่มีความสามารถทางชีวภาพในการผลิตสารที่มีอยู่ในโปรโตโทรฟ

การใช้งาน

ชีวเคมี

เครื่องหมายทางพันธุกรรมของ auxotrophic มักใช้ในพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล แต่ละยีนมีข้อมูลที่เข้ารหัสโปรตีน สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยนักวิจัย George Beadle และ Edward Tatum ในงานที่ทำให้พวกเขาเป็นเจ้าหนี้ของรางวัลโนเบล

ความจำเพาะของยีนนี้ช่วยให้สามารถทำแผนที่เส้นทางสังเคราะห์ทางชีวเคมีหรือชีวเคมี การกลายพันธุ์ของยีนนำไปสู่การกลายพันธุ์ของโปรตีน ด้วยวิธีนี้มันสามารถตรวจสอบได้ในสายพันธุ์ auxotrophic ของแบคทีเรียที่ศึกษาว่าเอนไซม์ใดผิดปกติเนื่องจากการกลายพันธุ์

อีกวิธีหนึ่งในการกำหนดเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพคือการใช้สายพันธุ์ auxotrophic ของกรดอะมิโนที่เฉพาะเจาะจง ในกรณีเหล่านี้ความต้องการกรดอะมิโนดังกล่าวจากสายพันธุ์จะถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มความคล้ายคลึงของโปรตีนในสื่อวัฒนธรรม

ตัวอย่างเช่นการทดแทนฟีนิลอะลานีนโดยพารา - อะซิโดฟีนิลอะลานีนในวัฒนธรรมของ เชื้อ Escherichia coli สายพันธุ์ auxotrophic สำหรับฟีนิลอะลานีน

เครื่องหมาย Auxotrophic

การกลายพันธุ์ภายในยีนที่เข้ารหัสเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับวิถีทางในการสังเคราะห์ชีวโมเลกุลของอาคารเมแทบอลิซึมถูกใช้เป็นเครื่องหมายในการทดลองทางพันธุกรรมส่วนใหญ่กับยีสต์

การขาดสารอาหารที่เกิดจากการกลายพันธุ์ (auxotrophy) สามารถชดเชยได้โดยการจัดหาสารอาหารที่ต้องการในสื่อการเจริญเติบโต

อย่างไรก็ตามการชดเชยดังกล่าวไม่จำเป็นต้องมีปริมาณเนื่องจากการกลายพันธุ์มีอิทธิพลต่อพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาต่างๆและสามารถทำงานร่วมกันได้

ด้วยเหตุนี้การศึกษาได้ดำเนินการเพื่อรับสายพันธุ์ prototrophic เพื่อกำจัดเครื่องหมาย auxotrophic และลดอคติในการศึกษาทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญ

การทดสอบ Ames

การทดสอบ Ames หรือที่เรียกว่าการทดสอบการกลายพันธุ์ของ Salmonella ได้รับการพัฒนาโดย Bruce N. Ames ในปี 1970 เพื่อตรวจสอบว่าสารเคมีนั้นเป็นสารก่อกลายพันธุ์หรือไม่

มันขึ้นอยู่กับหลักการของการกลายพันธุ์ผกผันหรือการกลายพันธุ์ในภายหลัง มันมีหลายสายพันธุ์ของ เชื้อ Salmonella typhimurium auxotrophic ไปยังฮิสติดีน

พลังของสารเคมีที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ถูกวัดโดยการนำไปใช้กับแบคทีเรียบนแผ่นที่มีฮิสทิดีน จากนั้นแบคทีเรียจะถูกย้ายไปยังจานใหม่ที่ยากจนในฮิสทิดีน

หากสารนั้นไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์แบคทีเรียจะไม่แสดงการเจริญเติบโตในคราบจุลินทรีย์ใหม่ ในอีกกรณีหนึ่งแบคทีเรียฮิสทิดีน auxotrophic จะกลายพันธุ์กลับไปที่สายพันธุ์ prototrophic เพื่อฮิสติดีน

การเปรียบเทียบสัดส่วนของการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในเพลตที่มีและไม่มีการรักษาช่วยให้สามารถหาปริมาณกำลังการกลายพันธุ์ของสารประกอบในแบคทีเรีย

ผลการกลายพันธุ์ที่เป็นไปได้ในแบคทีเรียบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ว่ามันจะทำให้เกิดผลเช่นเดียวกันในสิ่งมีชีวิตอื่นรวมถึงมนุษย์

เชื่อกันว่าสารประกอบที่มีความสามารถในการก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ใน DNA ของแบคทีเรียก็อาจจะสามารถผลิตการกลายพันธุ์ที่สามารถก่อให้เกิดมะเร็ง

แอปพลิเคชันอื่น ๆ สำหรับการทดสอบ Ames

การพัฒนาสายพันธุ์ใหม่

การทดสอบ Ames ถูกนำไปใช้เพื่อรับเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ ตัวอย่างเช่นการขาดสายพันธุ์ใน nitroreductases ได้รับการพัฒนา

สายพันธุ์เหล่านี้ใช้เพื่อศึกษากระบวนการเผาผลาญของซีโนไบโอติกและระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอ พวกมันยังมีประโยชน์ในการประเมินกลไกการเผาผลาญของไนโตรกรุ๊ปเพื่อสร้างสารก่อกลายพันธุ์ที่ใช้งานอยู่

Antimutagénesis

การทดสอบ Ames ยังถูกใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาและจำแนกแอนติเจนตามธรรมชาติ Antimutagens เป็นสารประกอบที่สามารถลดความเสียหายของดีเอ็นเอกลายพันธุ์ส่วนใหญ่โดยการปรับปรุงระบบการซ่อมแซมของพวกเขา

ด้วยวิธีนี้สารประกอบดังกล่าวหลีกเลี่ยงขั้นตอนเริ่มต้นของการพัฒนามะเร็ง ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 80 (ของศตวรรษที่ยี่สิบ) เอมส์และเพื่อนร่วมงานได้ทำการศึกษาเพื่อประเมินการลดลงของจีโนทอกซินและความเสี่ยงของโรคมะเร็งผ่านอาหารที่อุดมด้วย antimutagen

พวกเขาสังเกตเห็นว่าประชากรที่มีอาหารที่มีระดับแอนติเจนสูงมีความเสี่ยงน้อยกว่าในการเกิดมะเร็งกระเพาะอาหาร

การทดสอบ Ames ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อศึกษาสารสกัดจากพืชหลายชนิดที่รู้จักกันเพื่อลดการกลายพันธุ์ การศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบของพืชไม่ปลอดภัยเสมอไป พืชที่กินได้หลายแห่งแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบทางพันธุกรรม

การทดสอบ Ames ยังแสดงให้เห็นว่ามีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบผลกระทบที่เป็นพิษหรือยาต้านจุลชีพของสารประกอบธรรมชาติที่ใช้บ่อยในการแพทย์ทางเลือก

การศึกษาการเผาผลาญอาหารของจีโนมพิษ

หนึ่งในจุดอ่อนของการทดสอบ Ames คือการขาดการกระตุ้นการเผาผลาญของสารพิษทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตามปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่มของ homogenates ตับที่เกิดจาก CYP ที่เตรียมจากหนู

CYP เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมของสารต่างๆ การดัดแปลงนี้เพิ่มความสามารถใหม่ให้กับการทดสอบ Ames ยกตัวอย่างเช่น CYP ของ inducers หลายตัวได้รับการประเมินซึ่งแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เหล่านี้เกิดจากสารประกอบหลายชนิด

การประเมินผลของสารก่อกลายพันธุ์ในสารชีวภาพ

การทดสอบเหล่านี้ใช้ตัวอย่างปัสสาวะพลาสม่าและซีรัม อาจเป็นประโยชน์สำหรับการประเมินการก่อตัวของสารประกอบ N-nitroso ในร่างกายจากยาเสพติดเอมีน

นอกจากนี้ยังอาจเป็นประโยชน์ในการศึกษาทางระบาดวิทยาของประชากรมนุษย์ที่สัมผัสกับการก่อกลายพันธุ์ในอาชีพ, นิสัยการสูบบุหรี่และการสัมผัสกับมลพิษสิ่งแวดล้อม

ตัวอย่างการทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าคนงานที่สัมผัสกับของเสียมีระดับการกลายพันธุ์ของปัสสาวะสูงกว่าผู้ที่ทำงานในโรงงานบำบัดน้ำเสีย

นอกจากนี้ยังมีหน้าที่แสดงให้เห็นว่าการใช้ถุงมือช่วยลดความเข้มข้นของสารก่อกลายพันธุ์ในพนักงานโรงหล่อที่สัมผัสกับสารประกอบโพลีไซคลิกอะโรมาติก

การศึกษาของ mutagens ในปัสสาวะยังเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการประเมินฤทธิ์ต้านจุลชีพเนื่องจากตัวอย่างเช่นการทดสอบนี้แสดงให้เห็นว่าการบริหารวิตามินซียับยั้งการก่อตัวของสารประกอบ N-nitroso

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการบริโภคชาเขียวเป็นเวลาหนึ่งเดือนจะช่วยลดความเข้มข้นของการกลายพันธุ์ของปัสสาวะ