Ауксотрофи

Коротко

• Протилежне поняття — прототрофи: організми, що синтезують усе потрібне з простіших речовин.
• У генетиці ауксотрофами називають мутантні штами бактерій, грибів чи водоростей, що втратили здатність до синтезу однієї сполуки.
• Ауксотрофність широко використовують як генетичний маркер; на ній побудовано, зокрема, тест Еймса на мутагенність.

Звичайна кишкова паличка чи пекарські дріжджі живуть на дуже бідному середовищі: їм вистачає цукру, солей і джерела азоту, з яких вони будують усі амінокислоти, нуклеотиди й вітаміни. Але досить одній мутації вимкнути фермент на шляху синтезу, і клітина вже не зростатиме без «підгодовування». Таку клітину і її нащадків називають ауксотрофами.

Ауксотрофи і прототрофи

Організм, здатний синтезувати всі потрібні сполуки з простих попередників, називають прототрофом. Ауксотроф залежить від готової речовини в середовищі. Наприклад, штам, що втратив здатність синтезувати амінокислоту метіонін, росте лише тоді, коли до живильного середовища додано метіонін, тоді як прототроф росте і з ним, і без нього.

Ауксотрофність позначають за речовиною, якої бракує: метіонінові, урацилові, гістидинові ауксотрофи тощо. Причина — мутація в гені, що кодує один із ферментів відповідного біосинтетичного шляху.

Генетичний маркер

Ауксотрофні мутації легко виявити: досить висіяти клітини на середовище без потрібної речовини й порівняти з контролем. Тому їх давно використовують як генетичні маркери.

• Дріжджі. Штам із вимкненим геном синтезу урацилу росте тільки на середовищі з урацилом, а вихідний дикий штам — і без нього. За цією різницею легко відрізнити клітини з мутацією від клітин без неї.
• Метод відбитків. Джошуа та Естер Ледерберги запропонували переносити колонії з однієї чашки на кілька середовищ одночасно й так порівнювати їхній ріст; цим способом зручно відбирати ауксотрофних мутантів.
• «Один ген — один фермент». Досліди Джорджа Бідла та Едварда Тейтема, удостоєні Нобелівської премії, спиралися саме на ауксотрофних мутантів: кожна мутація блокувала одну реакцію синтезу.

Тест Еймса

На ауксотрофах побудовано тест Еймса — поширений спосіб перевірити, чи викликає хімічна речовина мутації. Використовують штами Salmonella typhimurium, які не синтезують гістидин. Якщо речовина підвищує частоту зворотних мутацій, на середовищі без гістидину з’являється більше колоній. Позитивний результат вказує на мутагенність, хоча автоматично не означає, що речовина спричиняє рак у людини.

Інші застосування

Ауксотрофні штами кишкової палички, наприклад залежні від фенілаланіну, метіоніну чи триптофану, використовують, щоб вбудовувати в білки штучні аналоги амінокислот. Клітина не має власної амінокислоти й під час трансляції включає в білок аналог, доданий до середовища.

Запитання

Чи є людина ауксотрофом?

У широкому сенсі так. Людина, як і багато інших організмів, не синтезує вітаміни та незамінні амінокислоти й мусить отримувати їх із їжею. Проте в генетиці термін зазвичай уживають щодо мутантних штамів мікроорганізмів, які відрізняються від свого вихідного дикого типу.

Як працює тест Еймса?

У ньому використовують штами бактерії Salmonella typhimurium, що через мутацію потребують амінокислоти гістидину. На середовищі без гістидину ростуть лише ті клітини, в яких відбулася зворотна мутація. Якщо досліджувана речовина помітно збільшує кількість таких колоній, її вважають мутагеном.

Див. також

• Розділ «Генетика» Спадковість і мінливість, гени, мутації та методи генетичних досліджень.

Джерела

1. Ауксотрофи — Вікіпедія (українська)
2. Auxotrophy — Wikipedia (англійська)
3. Wikidata: Q578111

Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.