Apa itu prototrof dan apa aplikasinya?



itu prototrof mereka adalah organisme atau sel yang mampu menghasilkan asam amino yang mereka butuhkan untuk proses vital mereka. Istilah ini umumnya digunakan dalam kaitannya dengan zat tertentu. Ini berlawanan dengan istilah auxotrophic.

Istilah yang terakhir digunakan untuk mendefinisikan mikroorganisme yang mampu tumbuh dan berkembang biak dalam media kultur hanya jika nutrisi spesifik telah ditambahkan ke dalamnya. Dalam kasus prototrof, ia dapat berkembang tanpa substansi tersebut karena mampu memproduksinya sendiri.

Organisme atau strain, misalnya, tidak dapat tumbuh tanpa adanya lisin, akan disebut lisin auksotrofik. Strain lisin prototrofik, pada gilirannya, akan tumbuh dan dapat mereproduksi secara independen dari ada atau tidaknya lisin dalam media kultur. 

Pada dasarnya, strain auksotrofik telah kehilangan jalur metabolisme fungsional yang memungkinkannya untuk mensintesis zat dasar, penting untuk proses vitalnya..

Kekurangan ini biasanya karena mutasi. Mutasi menghasilkan alel nol yang tidak memiliki kapasitas biologis untuk menghasilkan zat yang ada dalam prototrof.

Indeks

  • 1 Aplikasi
    • 1.1 Biokimia
    • 1.2 penanda auksotrofik
    • 1.3 Tes Ames
    • 1.4 Aplikasi lain untuk tes Ames
  • 2 Referensi

Aplikasi

Biokimia

Penanda genetik auksotrofik sering digunakan dalam genetika molekuler. Setiap gen mengandung informasi yang mengkode protein. Ini diperlihatkan oleh peneliti George Beadle dan Edward Tatum, dalam karya yang menjadikan mereka kreditor Hadiah Nobel..

Kekhususan gen ini memungkinkan pemetaan jalur biosintetik atau biokimia. Mutasi gen menyebabkan mutasi protein. Dengan cara ini, dapat ditentukan dalam strain auksotrofik dari bakteri yang dipelajari enzim mana yang disfungsional karena mutasi.

Metode lain untuk menentukan rute biosintetik adalah penggunaan strain asam amino spesifik auksotrofik. Dalam kasus ini, kami mengambil keuntungan dari kebutuhan asam amino tersebut oleh strain untuk menambahkan analog protein yang tidak alami dalam media kultur..

Sebagai contoh, penggantian fenilalanin oleh para-azido fenilalanin dalam kultur strain Escherichia coli auxotrophic untuk fenilalanin.

Penanda Auxotrophic

Mutasi dalam gen yang menyandikan enzim yang terlibat dalam jalur untuk biosintesis molekul bangunan metabolik digunakan sebagai penanda dalam sebagian besar percobaan genetik dengan ragi.

Kekurangan nutrisi yang disebabkan oleh mutasi (auxotrophy) dapat dikompensasi dengan memasok nutrisi yang dibutuhkan dalam media pertumbuhan.

Namun, kompensasi semacam itu belum tentu kuantitatif karena mutasi mempengaruhi berbagai parameter fisiologis dan dapat bertindak secara sinergis.

Karena itu, penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan strain prototrofik dengan tujuan untuk menghilangkan penanda auksotrofik dan mengurangi bias dalam studi fisiologis dan metabolisme..

Tes Ames

Tes Ames, juga disebut tes mutagenesis Salmonella, dikembangkan oleh Bruce N. Ames pada 1970-an untuk menentukan apakah suatu bahan kimia adalah mutagen.

Ini didasarkan pada prinsip mutasi terbalik atau mutasi kemudian. Mempekerjakan beberapa strain Salmonella typhimurium auksotrofik terhadap histidin.

Kekuatan bahan kimia untuk menyebabkan mutasi diukur dengan mengaplikasikannya pada bakteri di piring yang mengandung histidin. Bakteri kemudian dipindahkan ke lempeng baru miskin histidin.

Jika zat ini tidak bersifat mutagenik, bakteri tidak akan menunjukkan pertumbuhan pada plak baru. Dalam kasus lain, bakteri histidin auksotrofik akan bermutasi menjadi strain prototrofik menjadi histidin.

Perbandingan proporsi pertumbuhan bakteri di piring dengan dan tanpa pengobatan, memungkinkan untuk mengukur kekuatan mutagenik senyawa pada bakteri.

Efek mutagenik yang mungkin pada bakteri ini menunjukkan kemungkinan bahwa ia menyebabkan efek yang sama pada organisme lain, termasuk manusia.

Dipercayai bahwa senyawa yang mampu menyebabkan mutasi pada DNA bakteri mungkin juga mampu menghasilkan mutasi yang dapat menyebabkan kanker..

Aplikasi lain untuk tes Ames

Pengembangan strain baru

Tes Ames telah diterapkan untuk mendapatkan strain bakteri baru. Misalnya, strain kekurangan nitroreduktase telah dikembangkan.

Strain ini digunakan untuk mempelajari metabolisme xenobiotik dan sistem perbaikan DNA. Mereka juga berguna untuk mengevaluasi mekanisme metabolisme dari nitrogroup untuk menghasilkan mutagen aktif, serta mekanisme nitrasi senyawa genotoksik..

Antimutagenesis

Tes Ames juga telah digunakan sebagai alat untuk mempelajari dan mengklasifikasikan antimutagen alami. Antimutagen adalah senyawa yang dapat mengurangi kerusakan DNA mutagenik, terutama dengan meningkatkan sistem perbaikannya.

Dengan cara ini, senyawa-senyawa tersebut menghindari langkah-langkah awal perkembangan kanker. Sejak awal 80-an (abad kedua puluh), Ames dan rekan telah melakukan penelitian untuk mengevaluasi pengurangan genotoksin dan risiko kanker melalui diet yang kaya antimutagens..

Mereka mengamati bahwa populasi yang memiliki diet dengan antimutagen tingkat tinggi memiliki risiko lebih kecil terkena kanker saluran cerna.

Tes Ames telah banyak digunakan untuk mempelajari beberapa ekstrak tumbuhan yang diketahui mengurangi mutagenisitas. Studi-studi ini juga menunjukkan bahwa komponen tanaman tidak selalu aman. Banyak tanaman yang dapat dimakan terbukti memiliki efek genotoksik.

Tes Ames juga terbukti bermanfaat dalam mendeteksi efek toksik atau antimutagenik dari senyawa alami yang sering digunakan dalam pengobatan alternatif..

Studi metabolisme genotoksik

Salah satu kelemahan dari tes Ames adalah kurangnya aktivasi metabolik dari senyawa genotoksik. Namun, masalah ini telah dipecahkan dengan menambahkan homogenat hati yang disebabkan oleh CYP yang dibuat dari tikus.

CYP adalah hemoprotein yang terkait dengan metabolisme berbagai zat. Modifikasi ini menambahkan kemampuan baru ke tes Ames. Misalnya, beberapa penginduksi CYP telah dievaluasi, yang menunjukkan bahwa enzim ini diinduksi oleh berbagai jenis senyawa..

Evaluasi mutagen dalam cairan biologis

Tes-tes ini menggunakan sampel urin, plasma, dan serum. Mereka dapat berguna untuk mengevaluasi pembentukan senyawa N-nitroso in vivo dari obat asam amino.

Mereka juga dapat berguna dalam studi epidemiologi populasi manusia yang terpapar pada mutagen kerja, kebiasaan merokok dan paparan polutan lingkungan..

Tes-tes ini telah menunjukkan, misalnya, bahwa pekerja yang terpapar produk limbah memiliki tingkat mutagen kemih yang lebih tinggi daripada mereka yang bekerja di fasilitas pengolahan air..

Ini juga berfungsi untuk menunjukkan bahwa penggunaan sarung tangan mengurangi konsentrasi mutagen pada pekerja pengecoran yang terpapar senyawa polisiklik aromatik..

Studi tentang mutagen urin juga merupakan alat yang berharga untuk evaluasi antimutagenik, karena, misalnya, dengan tes ini ditunjukkan bahwa pemberian vitamin C menghambat pembentukan senyawa N-nitroso..

Ini juga berfungsi untuk menunjukkan bahwa konsumsi teh hijau selama sebulan mengurangi konsentrasi mutagen kemih.

Referensi

  1. B.N. Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Metode untuk mendeteksi karsinogen dan mutagen dengan uji mutagenisitas salmonella / mamalia-mikrosom. Penelitian Mutasi / Mutagenesis Lingkungan dan Subjek Terkait.
  2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, J.J. Espinosa (2012). Tes Ames di Abad Dua Puluh Satu. Penelitian & Ulasan: Jurnal Toxicology.
  3. Auxotropi Di Wikipedia. Diperoleh dari https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Ensiklopedia Genetika. Pers Akademik.
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, T.C. Walther (2013). Native SILAC: Pelabelan metabolik protein dalam mikroorganisme prototrof berdasarkan regulasi sintesis lisin. Proteomika Molekul & Seluler.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, S.G. Oliver, M. Ralser (2012). Koleksi penghapusan mutan prototrofik untuk metabolisme ragi dan sistem biologi. Bioteknologi Alam.