栄養要求は、前記個体の成長のための栄養素又は有機成分の必須の特定の種類を合成することができない微生物です。したがって、この株は、栄養素が培地に添加された場合にのみ増殖することができます。この栄養要件は、遺伝物質の変異の結果です。
この定義は通常、特定の条件に適用されます。たとえば、生物はバリンの栄養要求性であると言います。これは、問題の個体がこのアミノ酸をそれ自体で生産することができないため、培地に適用する必要があることを示しています。
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このようにして、2つの表現型を区別できます。「突然変異体」はバリン栄養要求体に対応します-前の仮説の例を考慮に入れますが、栄養素の栄養要求体になる可能性があります-「元の」または野生のアミノ酸。後者は原栄養体と呼ばれます。
栄養要求性は、アミノ酸や他の有機成分などの要素を合成する能力の喪失につながる特定の突然変異によって引き起こされます。
遺伝学では、突然変異はDNA配列の変化または改変です。一般に、変異は合成経路の主要な酵素を不活性化します。
栄養要求性微生物はどのようにして生まれますか？
一般に、微生物はその成長のために一連の必須栄養素を必要とします。最小限のニーズは、常に炭素源、エネルギー源、およびさまざまなイオンです。
基本的なものに追加の栄養素を必要とする生物は、この物質の栄養要求性であり、DNAの変異によって引き起こされます。
微生物の遺伝物質で発生するすべての突然変異が特定の栄養素に対して成長する能力に影響を与えるわけではありません。
突然変異が発生する可能性があり、微生物の表現型には影響を与えません。これらはタンパク質の配列を変更しないため、サイレント突然変異として知られています。
したがって、突然変異は、身体に必須の物質を合成する代謝経路の必須タンパク質をコードする非常に特定の遺伝子に影響を与えます。生成された変異は、遺伝子を不活性化するか、タンパク質に影響を与える必要があります。
それは一般的に主要な酵素に影響を与えます。変異は、アミノ酸の配列に変化を生じさせ、タンパク質の構造を大幅に変化させ、その機能性を排除する必要があります。また、酵素の活性部位に影響を与える可能性があります。
の例
S. cerevisiaeは、ビール酵母として広く知られている単細胞真菌です。パンやビールなど、人間の食用製品の製造に使用されます。
その有用性と実験室での容易な成長のおかげで、これは最も広く使用されている生物学的モデルの1つです。そのため、特定の変異が栄養要求性の原因であることが知られています。
ヒスチジンの栄養要求株
ヒスチジン（1文字の命名法ではH、3文字はHisと省略）は、タンパク質を構成する20アミノ酸の1つです。この分子のR基は、正に帯電したイミダゾール基で構成されています。
人間を含む動物では必須アミノ酸ですが、それは合成することができず、食事を通して組み込む必要があります-微生物には合成する能力があります。
この酵母のHIS3遺伝子は、アミノ酸ヒスチジンの合成経路に関与する酵素イミダゾールグリセロールリン酸デヒドロゲナーゼをコードしています。
この遺伝子の変異（HIS3 - ）ヒスチジン要求性で結果。したがって、これらの変異体は、栄養素を欠く培地で増殖することができません。
トリプトファンの栄養要求株
同様に、トリプトファンはR基としてインドール基を持つ疎水性アミノ酸です。以前のアミノ酸のように、それは動物の食事に組み込まれる必要がありますが、微生物はそれを合成することができます。
TRP1遺伝子は、トリプトファンの同化経路に関与する酵素ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼをコードします。変更は、この遺伝子に発生した場合、TRP1突然変異が得られる-アミノ酸を合成するために身体を無効にしています。
ピリミジンの栄養要求性
ピリミジンは、生物の遺伝物質の一部である有機化合物です。具体的には、それらはチミン、シトシンおよびウラシルの一部を形成する窒素含有塩基に含まれています。
この真菌では、URA3遺伝子は酵素のオロチジン-5'-リン酸デカルボキシラーゼをコードしています。このタンパク質は、ピリミジンの新規合成のステップを触媒する役割を果たします。したがって、この遺伝子に影響を与える突然変異は、ウリジンまたはウラシルの栄養要求性を引き起こします。
ウリジンは、リボース環と窒素塩基ウラシルの結合から生じる化合物です。両方の構造は、グリコシド結合によってリンクされています。
用途
栄養要求性は、微生物学に関連する研究において、研究室での生物の選択にとって非常に有用な特性です。
これと同じ原理を植物に適用することができ、遺伝子工学によって栄養要求性の個体がメチオニン、ビオチン、オーキシンなどのいずれかのために作成されます。
遺伝子工学への応用
栄養要求性変異株は、遺伝子工学プロトコルが実行される実験室で広く使用されています。これらの分子的実践の目標の1つは、研究者が原核生物のシステムで構築したプラスミドの指導です。この手順は「栄養要求性補完」として知られています。
プラスミドは、細菌に典型的な環状DNA分子で、独立して複製します。プラスミドには、バクテリアが使用する有用な情報、たとえば抗生物質への耐性や、目的の栄養素を合成するための遺伝子を含めることができます。
細菌にプラスミドを導入したい研究者は、特定の栄養素に栄養要求性株を使用できます。栄養素の合成に必要な遺伝情報はプラスミドにコード化されています。
このようにして、（変異株が合成できない栄養素を含まない）最小限の培地を調製し、細菌にプラスミドを播種します。
プラスミドDNAのこの部分を組み込んだバクテリアだけが培地で増殖できますが、プラスミドを捕捉できなかったバクテリアは栄養素の不足により死んでしまいます。
参考文献
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