- Com s'originen els organismes auxótrofos?
- exemples en
- Auxótrofos per a la histidina
- Auxótrofos per al triptòfan
- Auxótrofos per a les pirimidines
- aplicacions
- Aplicació en enginyeria genètica
- referències
Un auxótrofo és un microorganisme que no és capaç de sintetitzar cert tipus de nutrient o componte orgànic indispensable per al creixement d'aquest individu. Per això, aquesta soca només podrà proliferar si s'afegeix el nutrient al medi de cultiu. Aquest requeriment nutricional és el resultat d'una mutació en el material genètic.
Aquesta definició generalment s'aplica a condicions específiques. Per exemple, diem que l'organisme és auxótrofo per valina, el que indica que l'individu en qüestió necessita que aquest aminoàcid sigui aplicat en el medi de cultiu, ja que no és capaç de produir per si mateix.
Font: pixabay.com
D'aquesta manera, podem diferenciar dos fenotips: "el mutant", que correspon a l'auxótrofo per valina - tenint en compte el nostre exemple hipotètic anterior, encara que pot ser auxótrofo per a qualsevol nutrient - i "l'original" o silvestre, que pot sintetitzar correctament el aminoàcid. A aquest últim se li denomina protótrofo.
La auxotrofía s'origina per alguna mutació específica que porti a la pèrdua de l'habilitat de sintetitzar algun element, com un aminoàcid o un altre component orgànic.
En genètica, una mutació és un canvi o modificació de la seqüència d'ADN. Generalment la mutació inactiva a un enzim clau en una ruta de síntesi.
Com s'originen els organismes auxótrofos?
De manera general, els microorganismes requereixen d'una sèrie de nutrients indispensables per al seu creixement. Els seus necessitat mínimes sempre són una font carboni, una font d'energia, i diversos ions.
Els organismes que necessiten nutrients extres als bàsics són auxótrofos per a aquesta substància i s'originen per mutacions en l'ADN.
No totes les mutacions que tinguin lloc en el material genètic d'un microorganisme afectaran la seva capacitat de creixement davant d'un nutrient particular.
Potser passi una mutació i aquesta no tingui cap efecte en el fenotip de l'microorganisme - aquestes es coneixen com mutacions silencioses, ja que no modifiquen la seqüència de la proteïna.
Així, la mutació afecta un gen molt particular que codifica per a una proteïna indispensable d'una ruta metabòlica que sintetitzi una substància indispensable per a l'organisme. La mutació generada ha de inactivar el gen o afectar la proteïna.
Generalment afecta enzims claus. La mutació ha de produir un canvi en la seqüència d'un aminoàcid que canviï de manera significativa l'estructura de la proteïna i així desaparegui la seva funcionalitat. També pot afectar el lloc actiu de l'enzim.
exemples en
S. cerevisiae és un fong unicel·lular popularment conegut com el llevat de la cervesa. És usada per a la fabricació de productes comestibles per a l'humà com pa i cervesa.
Gràcies a la seva utilitat i fàcil creixement en el laboratori és un dels models biològics més usats, per la qual cosa es coneixen que mutacions específiques són causants de la auxotrofía.
Auxótrofos per a la histidina
La histidina (abreujat en la nomenclatura d'una lletra de H i de tres lletres com His) és un dels 20 aminoàcids que formen les proteïnes. El grup R d'aquesta molècula està formada per un grup imidazol amb càrrega positiva.
Encara que en els animals, inclosos els humans, és un aminoàcid essencial - és a dir, no ho poden sintetitzar i han de incorporar per mitjà de la dieta - els microorganismes posseeixen la capacitat de sintetitzar.
El gen HIS3 en aquest llevat codifica per l'enzim imidazolglicerol fosfat deshidrogenasa, que participa en la via de la síntesi de l'aminoàcid histidina.
Les mutacions en aquest gen (HIS3 -) porten com a resultat la auxotrofía de la histidina. Així, aquests mutants són incapaços de proliferar en un mitjà que no té el nutrient.
Auxótrofos per al triptòfan
De la mateixa manera, el triptòfan és un aminoàcid de caràcter hidròfob que té com a grup R un grup indol. Com l'aminoàcid anterior, aquest ha de ser incorporat en la dieta dels animals, però els microorganismes poden sintetitzar.
El gen TRP1 codifica per l'enzim fosforribosil antranilato isomerasa, que està involucrada en la via anabòlica de l'triptòfan. A l'ocórrer un canvi en aquest gen, s'obté una mutació TRP1 - que incapacita l'organisme de sintetitzar l'aminoàcid.
Auxótrofos per a les pirimidines
Les pirimidines són compostos orgànics que formen part de l'material genètic dels organismes vius. Específicament, es troben en les bases nitrogenades, formant part de la timina, la citosina i l'uracil.
En aquest fong, el gen URA3 codifica per l'enzim orotidina-5'-fosfat descarboxilasa. Aquesta proteïna s'encarrega de catalitzar un pas en la síntesi de novo de les pirimidines. Per això, les mutacions que afecten aquest gen causen auxotrofía a la uridina o el uracil.
La uridina és un compost que resulta de la unió de la base nitrogenada uracil amb un anell de ribosa. Les dues estructures estan unides per un enllaç glucosídic.
aplicacions
La auxotrofía és una característica molt útil en estudis relacionats amb la microbiologia, per a la selecció dels organismes al laboratori.
Aquest mateix principi pot ser aplicat a les plantes, on mitjançant enginyeria genètica es crea un individu auxotrófico, ja sigui per metionina, biotina, auxina, etc.
Aplicació en enginyeria genètica
Els mutants auxótrofos són àmpliament usats en els laboratoris on es realitzen protocols d'enginyeria genètica. Un dels objectius d'aquestes pràctiques moleculars és la instrucció d'un plasmidi construït per l'investigador en un sistema procariota. A aquest procediment se li coneix com "complementació de auxotrofía".
Un plasmidi és una molècula d'ADN circular, típic dels bacteris, que es repliquen de forma independent. Els plasmidis poden contenir informació útil que és usada pel bacteri, per exemple, la resistència a algun antibiòtic o un gen que li permeti sintetitzar un nutrient d'interès.
Els investigadors que desitgen introduir un plasmidi en un bacteri poden valer-se d'un cep auxótrofa per a un nutrient específic. La informació genètica necessària per a la síntesi de l'nutrient ve codificada en el plasmidi.
D'aquesta manera, es prepara un mitjà mínim (que no conté el nutrient que el cep mutant no pot sintetitzar) i es sembren els bacteris amb el plasmidi.
Només els bacteris que van incorporar aquesta porció d'ADN plasmídic seran capaços de créixer en el medi, mentre que els bacteris que no van aconseguir captar l'plasmidi moriran per la falta de el nutrient.
referències
- Benet, C., & Espino, FJ (2012). Genètica, conceptes essencials. Editorial Mèdica Panamericana.
- Brock, TD, & Madigan, MT (1993). Microbiologia. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). An introduction to genetic analysis. Macmillan.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). Enginyeria genètica i transferència gènica. Piràmide.
- Molina, JLM (2018). 90 problemes resolts d'Enginyeria Genètica. Universitat Miguel Hernández.
- Tortora, GJ, Funke, BR, & Casi, CL (2007). Introducció a la microbiologia. Editorial Mèdica Panamericana.