Auxotrophiskt ursprung, exempel och tillämpningar

en auxotrof är en mikroorganism som inte kan syntetisera en viss typ av näringsämne eller organisk förening som är väsentlig för tillväxten av nämnda individ. Därför kan denna stam endast proliferera om näringsämnet tillsätts till odlingsmediet. Detta näringsbehov är resultatet av en mutation i det genetiska materialet.

Denna definition gäller generellt för specifika förhållanden. Vi säger till exempel att organismen är auxotrof för valin, vilket indikerar att den ifrågavarande personen behöver denna aminosyra att appliceras i odlingsmediet, eftersom den inte kan producera den i sig..

Således kan vi urskilja två fenotyper: "mutant", vilket motsvarar auxotrofa för valin - med hänsyn till vårt exempel ovan hypotetiskt, även om det kan vara auxotrof för alla näringsämnen - och "original" eller vilda, vilket kan syntetisera korrekt aminosyra Den senare kallas prototroph.

Auxotrofi orsakas av viss specifik mutation som leder till förlusten av förmågan att syntetisera vissa element, såsom en aminosyra eller annan organisk komponent.

I genetiken är en mutation en förändring eller modifiering av DNA-sekvensen. Generellt inaktiverar mutationen ett nyckelenzym i en syntetisk väg.

index

• 1 Hur auxotrofa organismer härrör?
• 2 Exempel i Saccharomyces cerevisiae
  • 2,1 Auxotrofer för histidin
  • 2,2 Auxotrofer för tryptofan
  • 2,3 Auxotrofer för pyrimidiner
• 3 applikationer
  • 3.1 Ansökan inom genteknik
• 4 referenser

Hur härrör auxotrofa organismer?

I allmänhet kräver mikroorganismer en rad essentiella näringsämnen för deras tillväxt. Dina minimibehov är alltid en kolkälla, en energikälla och olika joner.

De organismer som behöver extra näringsämnen till de grundläggande är auxotrofer för detta ämne och de härrör från mutationer i DNA.

Inte alla mutationer som uppstår i ett genetiskt material i en mikroorganism kommer att påverka dess förmåga att växa mot ett visst näringsämne.

En mutation kan inträffa och detta har ingen effekt på mikroorganismens fenotyp - dessa är kända som tysta mutationer, eftersom de inte modifierar proteinsekvensen.

Således påverkar mutationen en mycket speciell gen som kodar för ett väsentligt protein av en metabolisk vägen som syntetiserar en väsentlig substans för organismen. Den genererade mutationen måste inaktivera genen eller påverka proteinet.

Det påverkar vanligtvis nyckel enzymer. Mutationen måste producera en förändring i sekvensen av en aminosyra som väsentligt förändrar proteinets struktur och således försvinner dess funktionalitet. Det kan också påverka enzymets aktiva ställning.

Exempel i Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Det är en encellell svamp som i allmänhet kallas öljäst. Den används för tillverkning av ätbara produkter för människor som bröd och öl.

Tack vare sin användbarhet och lätta tillväxt i laboratoriet är en av de mest använda biologiska modellerna, så det är känt att specifika mutationer orsakar auxotrofi.

Auxotrofer för histidin

Histidin (förkortad i nomenklaturen till ett brev som H och tre bokstäver som His) är en av de 20 aminosyror som bildar proteiner. R-gruppen i denna molekyl bildas av en positivt laddad imidazolgrupp.

Även om det hos djur, inklusive människor, är det en essentiell aminosyra - det vill säga det kan inte syntetiseras och måste införlivas genom kosten - mikroorganismerna har förmåga att syntetisera det.

Genen HIS3 i denna jäst kodar för enzymet imidazoleglycerol fosfatdehydrogenas, som deltar i syntesvägen av aminosyran histidin.

Mutationer i denna gen (his3^-) resulterar i auxotrofi av histidin. Sålunda kan dessa mutanter inte proliferera i ett medium som saknar näringsämnet.

Auxotrofer för tryptofan

På samma sätt är tryptofan en aminosyra med hydrofob karaktär som har som grupp R en indolgrupp. Liksom den tidigare aminosyran måste den införlivas i djurens kost, men mikroorganismer kan syntetisera den.

Genen TRP1 den kodar för enzymet fosforibosylantranilatisomeras, vilket är involverat i den anabola vägen för tryptofan. När en förändring av denna gen uppstår erhålls en mutation TRP1^-som inskränker kroppen att syntetisera aminosyran.

Auxotrofer för pyrimidiner

Pyrimidiner är organiska föreningar som ingår i levande organismers genetiska material. Specifikt finns de i kvävebaser, som utgör en del av tymin, cytosin och uracil.

I denna svamp, genen URA3 den kodar för enzymet orotidin-5'-fosfatdekarboxylas. Detta protein är ansvarigt för att katalysera ett steg i syntesen de novo av pyrimidinerna. Därför orsakar mutationer som påverkar denna gen auxotrofi för uridin eller uracil.

Uridin är en förening som härrör från föreningen av den kvävebaserade uracilen med en ring av ribos. Båda strukturerna är kopplade med en glykosidbindning.

tillämpningar

Auxotrofi är ett mycket användbart inslag i studier relaterade till mikrobiologi, för val av organismer i laboratoriet.

Denna samma princip kan appliceras på växter genom genetisk ingenjörskonst där en auxotrof individ, antingen metionin, biotin, auxin, skapas etc.

Ansökan inom genteknik

De auxotrofa mutanterna används ofta i laboratorier där genteknikprotokoll utförs. Ett av målen med dessa molekylära metoder är instruktionen av en plasmid konstruerad av forskaren i ett prokaryot system. Denna procedur kallas "auxotrofi komplementering".

En plasmid är en cirkulär DNA-molekyl, typisk för bakterier, som replikerar oberoende. Plasmiderna kan innehålla användbar information som användes av bakterien, exempelvis resistans mot ett antibiotikum eller en gen som låter den syntetisera ett näringsämne av intresse.

Forskare som vill introducera en plasmid i en bakterie kan använda en auxotrofisk stam för ett specifikt näringsämne. Den genetiska informationen som är nödvändig för syntesen av näringsämnet kodas i plasmiden.

På så sätt framställs ett minimalt medium (som inte innehåller näringsämnet som mutantstammen inte kan syntetisera) och bakterierna sås med plasmiden.

Endast de bakterier som införlivade denna del av plasmid-DNA kommer att kunna växa i mediet, medan de bakterier som misslyckades med att fånga plasmiden kommer att dö på grund av bristen på näringsämnet.

referenser

1. Benito, C., & Espino, F.J. (2012). Genetik, grundläggande begrepp. Editorial Panamericana Medical.
2. Brock, T. D., & Madigan, M. T. (1993). mikrobiologi. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
3. Griffiths, A. J., Wessler, S. R., Lewontin, R.C., Gelbart, W. M., Suzuki, T. D., & Miller, J.H. (2005). En introduktion till genetisk analys. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Geneteknik och genöverföring. pyramid.
5. Molina, J. L. M. (2018). 90 lösta problem med genetisk teknik. Miguel Hernández University.
6. Tortora, G.J., Funke, B.R., och Case, C.L. (2007). Introduktion till mikrobiologi. Editorial Panamericana Medical.