- การประยุกต์ใช้งาน
- ชีวเคมี
- เครื่องหมาย Auxotrophic
- การทดสอบเอมส์
- การใช้งานอื่น ๆ สำหรับการทดสอบ Ames
- การพัฒนาสายพันธุ์ใหม่
- Antimutagenesis
- การศึกษาการเผาผลาญของ Genotoxic
- การประเมินสารก่อกลายพันธุ์ในของเหลวทางชีวภาพ
- อ้างอิง
prototrophsเป็นสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์ที่มีความสามารถในการผลิตกรดอะมิโนที่จำเป็นต้องใช้สำหรับกระบวนการชีวิตของพวกเขา โดยทั่วไปคำนี้ใช้เกี่ยวข้องกับสารชนิดใดชนิดหนึ่ง มันตรงข้ามกับคำว่า auxotroph
คำสุดท้ายนี้ใช้เพื่อกำหนดจุลินทรีย์ที่สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนในอาหารเลี้ยงเชื้อได้ก็ต่อเมื่อมีการเพิ่มสารอาหารเฉพาะเข้าไป ในกรณีของโปรโตโทรฟนั้นสามารถเจริญเติบโตได้โดยไม่ต้องมีสารดังกล่าวเนื่องจากสามารถผลิตได้เอง
เปรียบเทียบง่าย ๆ ระหว่าง auxotroph และ prototroph นำมาและแก้ไขจาก: Akardoust จาก Wikimedia Commons
ตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตหรือสายพันธุ์ที่ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในกรณีที่ไม่มีไลซีนจะเรียกว่าไลซีนออกโซโทรฟิค สายพันธุ์ไลซีนของโปรโตโทรฟิคในส่วนของมันจะเติบโตและแพร่พันธุ์โดยไม่ขึ้นกับการมีหรือไม่มีไลซีนในอาหารเลี้ยงเชื้อ
โดยพื้นฐานแล้วสายพันธุ์ auxotrophic ได้สูญเสียวิถีการเผาผลาญที่ใช้งานได้ซึ่งอนุญาตให้สังเคราะห์สารพื้นฐานซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการที่สำคัญ
การขาดนี้โดยทั่วไปเกิดจากการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์ทำให้เกิดอัลลีลว่างที่ไม่มีความสามารถทางชีวภาพในการผลิตสารที่มีอยู่ในโปรโตโทรฟ
การประยุกต์ใช้งาน
ชีวเคมี
เครื่องหมายพันธุกรรม Auxotrophic มักใช้ในอณูพันธุศาสตร์ ยีนแต่ละยีนมีข้อมูลที่เป็นรหัสของโปรตีน สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยนักวิจัย George Beadle และ Edward Tatum ในผลงานที่ทำให้พวกเขาได้รับรางวัลโนเบล
ความจำเพาะของยีนนี้ช่วยให้สามารถทำแผนที่ทางชีวสังเคราะห์หรือทางชีวเคมี การกลายพันธุ์ของยีนนำไปสู่การกลายพันธุ์ของโปรตีน ด้วยวิธีนี้สามารถระบุได้ในสายพันธุ์ auxotrophic ของแบคทีเรียที่อยู่ระหว่างการศึกษาว่าเอนไซม์ใดทำงานผิดปกติเนื่องจากการกลายพันธุ์
อีกวิธีหนึ่งในการกำหนดวิถีการสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์คือการใช้สายพันธุ์ของกรดอะมิโนเฉพาะชนิด auxotrophic ในกรณีเหล่านี้ความต้องการกรดอะมิโนดังกล่าวของสายพันธุ์จะถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มแอนะล็อกกรดอะมิโนที่ผิดธรรมชาติของโปรตีนในอาหารเลี้ยงเชื้อ
ตัวอย่างเช่นการทดแทนฟีนิลอะลานีนสำหรับพารา - อะซิโดฟีนิลอะลานีนในวัฒนธรรมของเอสเชอริเชียโคไลสายพันธุ์ auxotrophic สำหรับฟีนิลอะลานีน
เครื่องหมาย Auxotrophic
การกลายพันธุ์ภายในยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในเส้นทางสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโมเลกุลที่สร้างเมตาบอลิซึมถูกใช้เป็นเครื่องหมายในการทดลองทางพันธุกรรมกับยีสต์ส่วนใหญ่
การขาดสารอาหารที่เกิดจากการกลายพันธุ์ (auxotrophy) สามารถชดเชยได้โดยการให้สารอาหารที่ต้องการในสารเจริญเติบโต
อย่างไรก็ตามการชดเชยดังกล่าวไม่จำเป็นต้องเป็นเชิงปริมาณเนื่องจากการกลายพันธุ์มีผลต่อพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาหลายประการและสามารถทำงานร่วมกันได้
ด้วยเหตุนี้จึงมีการศึกษาเพื่อให้ได้สายพันธุ์โปรโตโทรฟิคเพื่อกำจัดเครื่องหมายเสริมและลดอคติในการศึกษาทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญ
การทดสอบเอมส์
การทดสอบ Ames หรือที่เรียกว่าการทดสอบการกลายพันธุ์ของ Salmonella ได้รับการพัฒนาโดย Bruce N. Ames ในปี 1970 เพื่อตรวจสอบว่าสารเคมีเป็นสารก่อกลายพันธุ์หรือไม่
มันขึ้นอยู่กับหลักการของการกลายพันธุ์ย้อนกลับหรือการกลายพันธุ์หลัง ใช้เชื้อ Salmonella typhimurium auxotrophic หลายสายพันธุ์กับฮิสทิดีน
พลังของสารเคมีในการก่อให้เกิดการกลายพันธุ์วัดได้จากการนำไปใช้กับแบคทีเรียบนจานที่มีฮิสทิดีน ต่อมาแบคทีเรียจะถูกย้ายไปยังคราบจุลินทรีย์ที่ไม่ดีของฮิสติดีน
หากสารไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์แบคทีเรียจะไม่แสดงการเจริญเติบโตบนคราบจุลินทรีย์ใหม่ ในอีกกรณีหนึ่งแบคทีเรีย histidine auxotrophic จะกลายพันธุ์อีกครั้งเป็นสายพันธุ์ prototrophic histidine
การเพาะเลี้ยงแบคทีเรียโปรโตโทรฟิคซัลโมเนลลาไทฟิมูเรียม นำมาและแก้ไขจาก: Sun14916 จาก Wikimedia Commons
การเปรียบเทียบสัดส่วนของการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในเพลตที่มีและไม่มีการบำบัดทำให้สามารถหาจำนวนพลังการกลายพันธุ์ของสารประกอบในแบคทีเรียได้
ผลการกลายพันธุ์ที่เป็นไปได้นี้ในแบคทีเรียบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ที่จะก่อให้เกิดผลเช่นเดียวกันในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ รวมทั้งมนุษย์
เชื่อกันว่าสารประกอบที่สามารถก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอของแบคทีเรียอาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งได้
การใช้งานอื่น ๆ สำหรับการทดสอบ Ames
การพัฒนาสายพันธุ์ใหม่
การทดสอบ Ames ถูกนำไปใช้เพื่อให้ได้แบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ ตัวอย่างเช่นได้มีการพัฒนาสายพันธุ์ที่ขาด nitroreductase
สายพันธุ์เหล่านี้ใช้เพื่อศึกษาเมแทบอลิซึมของซีโนไบโอติกและระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการประเมินกลไกการเผาผลาญของไนโตรกกรุ๊ปในการสร้างสารก่อกลายพันธุ์ที่ใช้งานอยู่ตลอดจนกลไกการไนเตรตของสารประกอบที่เป็นพิษต่อพันธุกรรม
Antimutagenesis
การทดสอบ Ames ยังถูกใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาและจัดประเภทของสารต่อต้านเชื้อตามธรรมชาติ Antimutagens เป็นสารประกอบที่สามารถลดการกลายพันธุ์ของแผลใน DNA โดยส่วนใหญ่เป็นการปรับปรุงระบบซ่อมแซม
ด้วยวิธีนี้สารประกอบดังกล่าวจะหลีกเลี่ยงขั้นตอนเริ่มต้นของการเกิดมะเร็ง ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 (ศตวรรษที่ 20) Ames et al. ได้ทำการศึกษาเพื่อประเมินการลดจีโนทอกซินและความเสี่ยงมะเร็งผ่านการรับประทานอาหารที่อุดมด้วยแอนติมูตาเจน
พวกเขาสังเกตว่าประชากรที่รับประทานอาหารที่มียาต้านไวรัสในปริมาณสูงมีความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งทางเดินอาหารลดลง
การทดสอบ Ames ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อศึกษาสารสกัดจากพืชหลายชนิดที่รู้จักกันในการลดการกลายพันธุ์ การศึกษาเหล่านี้ยังแสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบของพืชไม่ปลอดภัยเสมอไป พืชที่กินได้หลายชนิดแสดงให้เห็นว่ามีผลต่อพันธุกรรม
การทดสอบ Ames ยังแสดงให้เห็นว่ามีประโยชน์ในการตรวจหาสารพิษหรือฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของสารประกอบธรรมชาติที่มักใช้ในการแพทย์ทางเลือก
การศึกษาการเผาผลาญของ Genotoxic
จุดอ่อนประการหนึ่งของการทดสอบ Ames คือการขาดการกระตุ้นการเผาผลาญของสารประกอบที่เป็นพิษต่อพันธุกรรม อย่างไรก็ตามปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่มโฮโมจิเนตในตับที่เกิดจาก CYP ซึ่งเตรียมจากสัตว์ฟันแทะ
CYP เป็น hemoprotein ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของสารต่างๆ การปรับเปลี่ยนนี้ได้เพิ่มความสามารถใหม่ให้กับการทดสอบ Ames ตัวอย่างเช่นมีการประเมินตัวกระตุ้นต่างๆของ CYP ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เหล่านี้เกิดจากสารประกอบประเภทต่างๆ
การประเมินสารก่อกลายพันธุ์ในของเหลวทางชีวภาพ
การทดสอบเหล่านี้ใช้ตัวอย่างปัสสาวะพลาสมาและซีรั่ม สามารถเป็นประโยชน์ในการประเมินการสร้างสารประกอบ N-nitroso ในร่างกายจากยาอะมิโน
นอกจากนี้ยังสามารถเป็นประโยชน์ในการศึกษาทางระบาดวิทยาของประชากรมนุษย์ที่สัมผัสกับมนุษย์กลายพันธุ์อาชีพพฤติกรรมการสูบบุหรี่และการสัมผัสกับมลพิษในสิ่งแวดล้อม
ตัวอย่างเช่นการทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าคนงานที่สัมผัสกับของเสียมีสารก่อกลายพันธุ์ในปัสสาวะในระดับที่สูงกว่าผู้ที่ทำงานในสถานบำบัดน้ำเสีย
นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการใช้ถุงมือช่วยลดความเข้มข้นของสารก่อกลายพันธุ์ในคนงานหล่อที่สัมผัสกับสารประกอบอะโรมาติกโพลีไซคลิก
การศึกษาเกี่ยวกับการกลายพันธุ์ในปัสสาวะยังเป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับการประเมินฤทธิ์ต้านมะเร็งเช่นการทดสอบนี้แสดงให้เห็นว่าการให้วิตามินซียับยั้งการสร้างสารประกอบ N-nitroso
นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการบริโภคชาเขียวเป็นเวลาหนึ่งเดือนจะช่วยลดความเข้มข้นของสารก่อกลายพันธุ์ในปัสสาวะ
อ้างอิง
- BN Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975) วิธีตรวจหาสารก่อมะเร็งและสารก่อกลายพันธุ์ด้วยการทดสอบการกลายพันธุ์ของเชื้อซัลโมเนลลา / สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม - ไมโครโซม การวิจัยการกลายพันธุ์ / การกลายพันธุ์ของสิ่งแวดล้อมและเรื่องที่เกี่ยวข้อง
- B. Arriaga-Alba, R.Montero-Montoya, JJ Espinosa (2012). การทดสอบเอมส์ในศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด การวิจัยและบทวิจารณ์: วารสารพิษวิทยา.
- Auxotrophy. บน Wikipedia สืบค้นจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
- เอส. เบ็นเนอร์ (2544). สารานุกรมพันธุศาสตร์. สำนักพิมพ์วิชาการ.
- F. Fröhlich, R.Christiano, TC Walther (2013) Native SILAC: การติดฉลากเมตาบอลิกของโปรตีนในจุลินทรีย์โปรโตโทรฟตามระเบียบการสังเคราะห์ไลซีน โปรตีนโมเลกุลและเซลล์
- M. Mülleder, F.Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, SG Oliver, M. Ralser (2012). คอลเลกชันการกลายพันธุ์ที่ลบโปรโตโทรฟิคสำหรับการเผาผลาญของยีสต์และชีววิทยาของระบบ เทคโนโลยีชีวภาพธรรมชาติ.