原栄養は自分の人生のプロセスに必要なアミノ酸を生成することができる生物または細胞です。この用語は通常、特定の物質に関連して使用されます。これは、栄養要求性という用語の反対です。
この最後の用語は、特定の栄養素が微生物に追加された場合にのみ、培地で増殖および増殖できる微生物を定義するために使用されます。原栄養生物の場合、それ自体を生産することができるので、それは前記物質なしで繁栄することができます。
栄養要求性と原栄養性の単純な比較。撮影、編集：ウィキメディア・コモンズのAkardoust。
たとえば、リジンがないと生育できない生物や株は、栄養要求性リジンと呼ばれます。原栄養性リジン株は、その一部として、培地中のリジンの存在または不在に関係なく成長および繁殖します。
基本的に、栄養要求性株は、その重要なプロセスに不可欠な基本的な物質を合成することを可能にする機能的な代謝経路を失っています。
この欠陥は一般に突然変異が原因です。突然変異は、原栄養生物に存在する物質を生産する生物学的能力を持たないヌル対立遺伝子を生成します。
用途
生化学
栄養要求性遺伝マーカーは、分子遺伝学でよく使用されます。各遺伝子には、タンパク質をコードする情報が含まれています。これは、ノーベル賞を受賞した研究者であるジョージビードルとエドワードテイタムによって研究されました。
遺伝子のこの特異性により、生合成または生化学経路のマッピングが可能になります。遺伝子の変異は、タンパク質の変異につながります。このようにして、研究中の細菌の栄養要求性株において、変異のためにどの酵素が機能不全であるかを決定することができる。
生合成経路を決定する別の方法は、特定のアミノ酸の栄養要求性株の使用です。これらの場合、そのようなアミノ酸に対する菌株の必要性は、培地にタンパク質の非天然アミノ酸類似体を加えるために利用されます。
例えば、フェニルアラニンを栄養要求性とする大腸菌株の培養物におけるパラ-アジドフェニルアラニンのフェニルアラニンへの置換。
栄養要求性マーカー
代謝構築分子の生合成の経路に関与する酵素をコードする遺伝子内の変異は、酵母を用いた大多数の遺伝子実験でマーカーとして使用されます。
突然変異（栄養要求性）によって引き起こされる栄養不足は、必要な栄養素を成長培地に供給することで補うことができます。
ただし、突然変異はさまざまな生理学的パラメーターに影響を及ぼし、相乗的に作用する可能性があるため、このような補償は必ずしも定量的ではありません。
このため、栄養要求性マーカーを排除し、生理学的および代謝的研究におけるバイアスを低減することを目的として、原栄養菌株を取得するための研究が行われてきました。
エームステスト
サルモネラ突然変異誘発試験とも呼ばれるエイムス試験は、化学物質が突然変異誘発物質であるかどうかを判定するために、1970年代にブルースN.エイムスによって開発されました。
それは、逆突然変異または後方突然変異の原理に基づいています。それはヒスチジンに栄養要求性のサルモネラチフィムリウムの複数の株を使用します。
化学物質が変異を引き起こす力は、ヒスチジンを含むプレート上の細菌に適用することで測定されます。その後、バクテリアは新しいヒスチジンの少ないプラークに移されます。
物質に変異原性がない場合、細菌は新しいプラークで増殖を示さないでしょう。別の場合では、ヒスチジン栄養要求性細菌は再び原栄養性ヒスチジン株に変異します。
原栄養細菌Salmonella typhimuriumの培養。撮影および編集者：ウィキメディア・コモンズのSun14916
処理を行った場合と行わない場合のプレートでの細菌増殖の割合を比較することで、細菌に対する化合物の変異原力を定量化できます。
細菌におけるこの起こり得る変異原性の影響は、ヒトを含む他の生物において同じ影響を引き起こす可能性を示しています。
細菌ＤＮＡに突然変異を引き起こすことができる化合物は、癌を引き起こすことができる突然変異を生み出すこともできると考えられている。
エームズテストの他のアプリケーション
新株の開発
エームス試験は、新しい細菌株を得るために適用されています。例えば、ニトロレダクターゼ欠損株が開発されている。
これらの株は、生体異物代謝とDNA修復システムの研究に使用されます。それらはまた、ニトロ基の代謝メカニズムを評価して活性変異原を生成すること、ならびに遺伝毒性化合物のニトロ化メカニズムを評価することにも役立ちました。
抗変異原性
エームス試験は、自然の抗変異原物質を研究および分類するためのツールとしても使用されています。抗変異原物質は、主に修復システムを改善することにより、DNAの変異原性病変を減らすことができる化合物です。
このようにして、そのような化合物は癌発生の初期段階を回避します。1980年代初頭（20世紀）以来、Amesらは、抗変異原物質が豊富な食事を通じて遺伝毒性物質の減少とがんリスクを評価する研究を行ってきました。
彼らは、高レベルの抗変異原物質を含む食事をした集団は、胃腸癌を発症するリスクが低いことを観察しました。
エームス試験は、変異原性を低下させることが知られている様々な植物抽出物を研究するために広く使用されています。これらの研究は、植物成分が常に安全であるとは限らないことも示しています。多くの食用植物に遺伝毒性があることが示されています。
エームズ試験は、代替医療で頻繁に使用される天然化合物の毒性または抗変異原性効果を検出するのにも役立つことが示されています。
遺伝毒性代謝研究
エームス試験の弱点の1つは、遺伝毒性化合物の代謝活性化の欠如でした。しかしながら、この問題は、げっ歯類から調製されたCYP誘発性肝臓ホモジネートの添加により解決されました。
CYPは、さまざまな物質の代謝に関連するヘモタンパク質です。この変更により、Amesテストに新しい機能が追加されました。たとえば、CYPのさまざまな誘導物質が評価されており、これらの酵素がさまざまな種類の化合物によって誘導されることが示されています。
体液中の変異原物質の評価
これらのテストでは、尿、血漿、血清のサンプルを使用します。それらは、アミノ薬から生体内でN-ニトロソ化合物の形成を評価するのに役立ちます。
それらはまた、職業的変異原、喫煙習慣、および環境汚染物質への暴露に曝された人間集団の疫学研究にも役立つ可能性があります。
これらのテストは、例えば、廃棄物にさらされた労働者が水処理施設で働いていた労働者よりも高いレベルの尿中変異原性物質を持っていることを示しました。
また、手袋を使用すると、多環式芳香族化合物に曝された鋳造作業員の変異原物質の濃度が低下することも実証されています。
尿中変異原性試験はまた、例えば、この試験がビタミンCの投与がN-ニトロソ化合物の形成を阻害することを示したように、抗変異原性評価のための貴重なツールです。
また、緑茶を1か月摂取すると尿中変異原性物質の濃度が低下することを示しています。
参考文献
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