Auxotroph: asal, contoh, dan aplikasi

Sebuah auxotroph adalah mikroorganisme yang tidak mampu mensintesis jenis tertentu gizi atau organik komponen penting untuk pertumbuhan kata individu. Oleh karena itu, strain ini hanya dapat berkembang biak jika nutrisi ditambahkan ke media kultur. Kebutuhan nutrisi ini merupakan hasil dari mutasi pada materi genetik.

Definisi ini umumnya berlaku untuk kondisi tertentu. Sebagai contoh, kita mengatakan bahwa organisme tersebut auxotrophic untuk valin, yang menunjukkan bahwa individu tersebut membutuhkan asam amino ini untuk diterapkan dalam media kultur, karena tidak mampu memproduksinya sendiri.

Sumber: pixabay.com

Dengan cara ini, kita dapat membedakan dua fenotipe: “mutan”, yang sesuai dengan auksotrof valin – dengan mempertimbangkan contoh hipotetis kita sebelumnya, meskipun ia dapat menjadi auksotrof untuk nutrisi apa pun – dan “asli” atau liar, yang dapat mensintesis asam amino dengan benar. Yang terakhir disebut prototrof.

Auxotrophy disebabkan oleh beberapa mutasi spesifik yang menyebabkan hilangnya kemampuan untuk mensintesis suatu unsur, seperti asam amino atau komponen organik lainnya.

Dalam genetika, mutasi adalah perubahan atau modifikasi urutan DNA . Umumnya mutasi menonaktifkan enzim kunci dalam jalur sintetis.

Indeks artikel

Bagaimana organisme auxotrophic berasal?

Secara umum, mikroorganisme membutuhkan serangkaian nutrisi penting untuk pertumbuhannya. Kebutuhan minimum Anda selalu merupakan sumber karbon, sumber energi, dan berbagai ion.

Organisme yang membutuhkan nutrisi selain yang dasar adalah auksotrof untuk zat ini dan disebabkan oleh mutasi pada DNA .

Tidak semua mutasi yang terjadi pada materi genetik suatu mikroorganisme akan mempengaruhi kemampuannya untuk tumbuh terhadap suatu nutrisi tertentu.

Mutasi dapat terjadi dan tidak berpengaruh pada fenotipe mikroorganisme – ini dikenal sebagai mutasi diam, karena tidak mengubah urutan protein.

Dengan demikian, mutasi mempengaruhi gen yang sangat khusus yang mengkode protein penting dari jalur metabolisme yang mensintesis zat penting bagi tubuh. Mutasi yang dihasilkan harus menonaktifkan gen atau mempengaruhi protein.

Ini umumnya mempengaruhi enzim kunci. Mutasi harus menghasilkan perubahan urutan asam amino yang secara signifikan mengubah struktur protein dan dengan demikian menghilangkan fungsinya. Ini juga dapat mempengaruhi situs aktif enzim.

Contoh Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang dikenal sebagai ragi bir. Ini digunakan untuk pembuatan produk yang dapat dimakan untuk manusia seperti roti dan bir.

Berkat kegunaannya dan pertumbuhannya yang mudah di laboratorium, ini adalah salah satu caral biologis yang paling banyak digunakan, itulah sebabnya diketahui bahwa mutasi spesifik adalah penyebab auxotrophy.

Auxotrof untuk histidin

Histidin (disingkat dalam nomenklatur satu huruf sebagai H dan tiga huruf sebagai His) adalah salah satu dari 20 asam amino yang menyusun protein. Gugus R dari molekul ini terdiri dari gugus imidazol bermuatan positif.

Meskipun pada hewan, termasuk manusia, ini adalah asam amino esensial – yaitu, mereka tidak dapat mensintesisnya dan harus memasukkannya melalui makanan mereka – mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mensintesisnya.

Gen HIS3 dalam ragi ini mengkodekan enzim imidazol gliserol fosfat dehidrogenase, yang berpartisipasi dalam jalur untuk sintesis asam amino histidin.

Mutasi pada gen ini ( his3 – ) menghasilkan histidin auxotrophy. Dengan demikian, mutan ini tidak dapat berkembang biak dalam media yang kekurangan nutrisi.

Auxotrof untuk triptofan

Demikian pula, triptofan adalah asam amino hidrofobik yang memiliki gugus indol sebagai gugus R. Seperti asam amino sebelumnya, itu harus dimasukkan ke dalam makanan hewan, tetapi mikroorganisme dapat mensintesisnya.

Kode gen TRP1 untuk enzim phosphoribosyl anthranilate isomerase, yang terlibat dalam jalur triptofan anabolik. Ketika perubahan terjadi pada gen ini, mutasi trp1 diperoleh – yang menonaktifkan tubuh untuk mensintesis asam amino.

Auxotrof untuk pirimidin

Pirimidin adalah senyawa organik yang merupakan bagian dari materi genetik organisme hidup. Secara khusus, mereka ditemukan dalam basa nitrogen, membentuk bagian dari timin, sitosin dan urasil.

Dalam jamur ini, kode gen URA3 untuk enzim orotidine-5′-fosfat dekarboksilase. Protein ini bertanggung jawab untuk mengkatalisis langkah dalam sintesis de novo pirimidin. Oleh karena itu, mutasi yang mempengaruhi gen ini menyebabkan uridine atau uracil auxotrophy.

Uridine adalah senyawa yang dihasilkan dari penyatuan basa nitrogen urasil dengan cincin ribosa. Kedua struktur dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

Kegunaan

Auxotrophy adalah karakteristik yang sangat berguna dalam studi yang berkaitan dengan mikrobiologi, untuk pemilihan organisme di laboratorium.

Prinsip yang sama dapat diterapkan pada tanaman , di mana dengan rekayasa genetika individu auksotrofik dibuat, baik untuk metionin, biotin, auksin, dll.

Kegunaan dalam rekayasa genetika

Mutan auksotrofik banyak digunakan di laboratorium di mana protokol rekayasa genetika dilakukan. Salah satu tujuan dari praktik molekuler ini adalah instruksi dari plasmid yang dibangun oleh peneliti dalam sistem prokariotik. Prosedur ini dikenal sebagai “komplemen auxotrophy”.

Plasmid adalah molekul DNA melingkar, khas bakteri, yang bereplikasi secara independen. Plasmid dapat berisi informasi berguna yang digunakan oleh bakteri, misalnya, resistensi terhadap beberapa antibiotik atau gen yang memungkinkannya mensintesis nutrisi yang diinginkan.

Peneliti yang ingin memasukkan plasmid ke dalam bakteri dapat menggunakan galur auxotrophic untuk nutrisi tertentu. Informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis nutrisi dikodekan dalam plasmid.

Dengan cara ini, media minimal (yang tidak mengandung nutrisi yang strain mutan tidak dapat mensintesis) disiapkan dan bakteri diunggulkan dengan plasmid.

Hanya bakteri yang memasukkan bagian DNA plasmid ini yang dapat tumbuh di dalam media, sedangkan bakteri yang gagal menangkap plasmid akan mati karena kekurangan nutrisi.

Referensi

  1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Genetika, konsep penting. Editorial Medica Panamericana.
  2. Brock, TD, & Madigan, MT (1993). Mikrobiologi . Prentice-Hall Hispanoamericana ,.
  3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengantar analisis genetik . Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Rekayasa genetika dan transfer gen. Piramida.
  5. Molina, JLM (2018). 90 memecahkan masalah Rekayasa Genetika . Universitas Miguel Hernandez.
  6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kasus, CL (2007). Pengantar mikrobiologi . Editorial Medica Panamericana.