O que é um prototrófico e quais são suas aplicações?

Os prototrofos são organismos ou células que são capazes de produzir os aminoácidos que necessita para os seus processos vitais. Este termo é geralmente usado em relação a uma substância específica. É oposto ao termo auxotrófico.

O último termo é usado para definir um microorganismo capaz de crescer e se multiplicar em um meio de cultura somente se um nutriente específico tiver sido adicionado a ele. No caso do prototrófico, ele pode prosperar sem essa substância porque é capaz de produzi-lo.

O que é um prototrófico e quais são suas aplicações? 1

Comparação simples entre auxotroph e prototroph. Retirado e editado de: Akardoust [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons.

Um organismo ou uma cepa, por exemplo, incapaz de crescer na ausência de lisina, seria chamada lisina auxotrófica. A cepa prototrófica de lisina, por outro lado, crescerá e poderá se reproduzir independentemente da presença ou ausência de lisina no meio de cultura.

Basicamente, uma cepa auxotrófica perdeu um caminho metabólico funcional que lhe permitiu sintetizar uma substância fundamental, indispensável para seus processos vitais.

Esta falta é geralmente devido a uma mutação. A mutação gera um alelo nulo que não possui capacidade biológica para produzir uma substância presente no prototrófico.

Aplicações

Bioquímica

Marcadores genéticos auxotróficos são frequentemente usados ​​em genética molecular. Cada gene contém a informação que codifica uma proteína. Isso foi demonstrado pelos pesquisadores George Beadle e Edward Tatum, no trabalho que os tornou vencedores do Prêmio Nobel.

Essa especificidade dos genes permite o mapeamento de rotas biossintéticas ou bioquímicas. Uma mutação de um gene leva a uma mutação de uma proteína. Dessa maneira, pode-se determinar nas cepas auxotróficas das bactérias estudadas quais enzimas são disfuncionais devido a mutações.

Outro método para determinar as vias biossintéticas é o uso de cepas auxotróficas de aminoácidos específicos. Nestes casos, a necessidade de tais aminoácidos pelas cepas é usada para adicionar aminoácidos análogos não naturais das proteínas nos meios de cultura.

Relacionado:  Epitélio plano estratificado: características e função

Por exemplo, a substituição de fenilalanina por para-azido fenilalanina em culturas de cepas auxotróficas de Escherichia coli por fenilalanina.

Marcadores auxotróficos

Mutações nos genes que codificam enzimas que participam de vias de biossíntese de moléculas de construção metabólica são usadas como marcadores na grande maioria dos experimentos genéticos de leveduras.

A deficiência nutricional causada pela mutação (auxotrofia) pode ser compensada pelo fornecimento do nutriente necessário no meio de crescimento.

No entanto, essa compensação não é necessariamente quantitativa, porque as mutações influenciam vários parâmetros fisiológicos e podem agir sinergicamente.

Devido a isso, estudos foram realizados para obter cepas prototróficas com o objetivo de eliminar marcadores auxotróficos e reduzir o viés em estudos fisiológicos e metabólicos.

O teste de Ames

O teste de Ames, também chamado de teste de mutagênese de Salmonella , foi desenvolvido por Bruce N. Ames na década de 1970 para determinar se um produto químico é um mutagênico.

É baseado no princípio da mutação reversa ou subsequente mutação. Utiliza múltiplas cepas de histotina auxotrófica Salmonella typhimurium .

O poder de um produto químico em causar mutação é medido aplicando-o a bactérias em uma placa contendo histidina. As bactérias são posteriormente movidas para uma nova placa pobre em histidina.

Se a substância não for mutagênica, a bactéria não mostraria crescimento na nova placa. Noutro caso, as bactérias auxotróficas da histidina sofrerão novamente mutação para estirpes prototróficas da histotina.

O que é um prototrófico e quais são suas aplicações? 2

Cultivo da bactéria prototrófica Salmonella typhimurium. Retirado e editado de: Sun14916 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons

A comparação da proporção de crescimento bacteriano em placas com e sem tratamento permite quantificar o poder mutagênico do composto sobre a bactéria.

Esse possível efeito mutagênico nas bactérias indica a possibilidade de causar os mesmos efeitos em outros organismos, incluindo seres humanos.

Acredita-se que um composto que é capaz de causar uma mutação no DNA bacteriano também possa produzir mutações que podem causar câncer.

Relacionado:  Cycas revoluta: características, habitat, toxicidade, cuidados

Outras aplicações ao teste de Ames

Desenvolvimento de novas estirpes

O teste de Ames foi aplicado para obter novas cepas bacterianas. Por exemplo, cepas deficientes em nitroredutases foram desenvolvidas.

Essas cepas são usadas para estudar o metabolismo dos sistemas xenobióticos e de reparo do DNA. Eles também têm sido úteis para avaliar os mecanismos metabólicos dos nitrogrupos para produzir mutagênicos ativos, bem como os mecanismos de nitração de compostos genotóxicos.

Antimutagênese

O teste de Ames também tem sido utilizado como uma ferramenta para estudar e classificar antimutagênicos naturais. Os antimutagênicos são compostos que podem reduzir lesões de DNA mutagênico, principalmente melhorando seus sistemas de reparo.

Dessa maneira, esses compostos evitam as etapas iniciais do desenvolvimento do câncer. Desde o início dos anos 80 (século 20), Ames e colaboradores têm realizado estudos para avaliar reduções de genotoxinas e riscos de câncer por meio de uma dieta rica em antimutagênicos.

Eles observaram que as populações que tinham dietas com altos níveis de antimutagênicos apresentavam menos riscos de desenvolver câncer gastroentérico.

O teste de Ames tem sido amplamente utilizado para estudar vários extratos de plantas que reduzem a mutagenicidade. Esses estudos também mostraram que os componentes da planta nem sempre são inofensivos.Foi demonstrado que muitas plantas comestíveis têm efeitos genotóxicos.

O teste de Ames também se mostrou útil para detectar os efeitos tóxicos ou antimutagênicos de compostos naturais que são freqüentemente usados ​​em medicina alternativa.

Estudos de metabolismo genotóxico

Uma das fraquezas do teste de Ames foi a falta de ativação metabólica de compostos genotóxicos. Contudo, este problema foi resolvido pela adição de homogenatos hepáticos induzidos pelo CYP, preparados a partir de roedores.

O CYP é uma hemoproteína associada ao metabolismo de várias substâncias. Essa modificação adicionou novos recursos ao teste de Ames. Por exemplo, vários indutores do CYP foram avaliados, o que mostrou que essas enzimas são induzidas por diferentes tipos de compostos.

Relacionado:  Percevejos (Cimex lactularius): características, habitat, tipos, reprodução

Avaliação de mutagênicos em fluidos biológicos

Esses testes usam amostras de urina, plasma e soro. Eles podem ser úteis para avaliar a formação de compostos N-nitroso in vivo a partir de aminoácidos.

Eles também podem ser úteis em estudos epidemiológicos de populações humanas expostas a mutagênicos ocupacionais, hábitos de fumar e exposição a contaminantes ambientais.

Graças a esses testes, foi demonstrado, por exemplo, que trabalhadores expostos a resíduos têm níveis mais altos de mutagênicos na urina do que aqueles que trabalham em instalações de tratamento de água.

Também serviu para demonstrar que o uso de luvas reduz as concentrações de mutagênico em trabalhadores de fundição expostos a compostos policíclicos aromáticos.

Os estudos de mutagênios urinários também são uma ferramenta valiosa para avaliação antimutagênica, pois, por exemplo, com este teste, foi demonstrado que a administração de vitamina C inibe a formação de compostos N-nitrosos.

Também serviu para demonstrar que o consumo de chá verde por um mês reduz a concentração de mutagênicos na urina.

Referências

  1. BN Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Métodos para a detecção de agentes cancerígenos e mutagênicos com o teste de mutagenicidade por salmonela / microssomo de mamífero. Pesquisa sobre mutação / mutagênese ambiental e assuntos relacionados.
  2. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, JJ Espinosa (2012). O teste de Ames no século XXI. Pesquisa e Revisões: A Journal of Toxicology.
  3. Auxotrofia Na Wikipedia Recuperado de https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
  4. S. Benner (2001). Enciclopédia de Genética. Imprensa acadêmica
  5. F. Fröhlich, R. Christiano, TC Walther (2013). SILAC nativo: marcação metabólica de proteínas em microrganismos prototróficos com base na regulação da síntese de lisina. Proteômica Molecular e Celular.
  6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, SG Oliver, M. Ralser (2012). Coleta de mutantes de deleção prototrófica para metabolômica de leveduras e biologia de sistemas. Nature Biotechnology

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies