Штамм (биология) - Strain (biology)

Эта статья о штаммах в биологии. О напряжении в химии см. Штамм (химия).

В биология, а напряжение генетический вариант, подтип или культура в пределах биологического разновидность. Штаммы часто рассматриваются как изначально искусственные концепции, характеризующиеся особым намерением генетической изоляции.[1] Это легче всего наблюдать в микробиологии, где штаммы происходят из одной колонии клеток и обычно помещаются в карантин из-за физических ограничений чашка Петри. Штаммы также часто упоминаются в вирусологии, ботанике и у грызунов, используемых в экспериментальных исследованиях.

Микробиология или вирусология

Вирусный штамм H1N1 - приоритетная цель для пандемических исследований

Штамм - это генетический вариант или подтип микроорганизма (например, вирус, бактерия или грибок ). Например, «штамм гриппа» - это определенная биологическая форма грипп или вирус «гриппа». Эти штаммы гриппа характеризуются различными изоформами поверхностных белков. Новые вирусные штаммы могут быть созданы в результате мутации или замены генетических компонентов, когда два или более вируса заражают одну и ту же клетку в природе.[2] Эти явления известны соответственно как антигенный дрейф и антигенный сдвиг. Штаммы микробов также можно дифференцировать по их генетическому составу с помощью метагеномных методов для максимального разрешения внутри вида.[3] Это стало ценным инструментом для анализа микробиом.

Искусственные конструкции

Ученые модифицировали штаммы вируса гриппа для пандемии среди людей, чтобы изучить их поведение. Финансирование этого исследования было спорным из-за проблем с безопасностью и временами приостанавливалось. Однако это исследование продолжается и сегодня.[4][5]

В биотехнологии были созданы штаммы микробов, чтобы установить метаболические пути, подходящие для лечения различных областей применения.[6] Исторически сложилось так, что основные усилия по изучению метаболизма были посвящены производству биотоплива.[7] кишечная палочка является наиболее распространенным видом для инженерии прокариотических штаммов. Ученым удалось создать жизнеспособные минимальные геномы, из которых можно разрабатывать новые штаммы.[8] Эти минимальные штаммы обеспечивают почти гарантию того, что эксперименты с генами вне минимальных рамок не будут проводиться второстепенными путями. Оптимизированные штаммы Кишечная палочка обычно используются для этого приложения. Кишечная палочка также часто используются в качестве основы для экспрессии простых белков. Эти штаммы, такие как BL21, генетически модифицированы для минимизации протеазной активности, что позволяет использовать потенциал высокой эффективности в промышленных масштабах. производство белка.[9]

Штаммы дрожжи являются наиболее частыми объектами генетической модификации эукариот, особенно в отношении промышленная ферментация.[10]

Растения

Этот термин не имеет официального рейтинга в ботанике; этот термин относится к коллективным потомкам, произведенным от общего предка, которые имеют одинаковый морфологический или физиологический характер.[11] Штамм - это обозначенная группа потомков, которые произошли либо от модифицированного растения (полученного путем традиционной селекции или с помощью биотехнологических средств), либо в результате генетической мутации.

Например, некоторые рис деформации производятся путем вставки новых генетический материал в рисовое растение,[12] все потомки генетически модифицированного рисового растения - это штамм с уникальными генетическая информация это передается последующим поколениям; Обозначение штамма, которое обычно представляет собой номер или официальное название, охватывает все растения, происходящие от первоначально модифицированного растения. Рисовые растения в этом штамме можно скрестить с другими сортами риса или сорта и, если получены желаемые растения, их дополнительно разводят для стабилизации желаемых признаков; стабилизированные растения, которые могут быть размножены и «сбудутся» (остаются идентичными родительскому растению), получают сорт название и выпущено в производство для использования фермерами.

Грызунов

Крыса Wistar, которая была первой разработанной модельной линией крыс.

А лабораторная мышь или крыса штамм - это группа животных, которая генетически униформа. Штаммы используются в лабораторных экспериментах. Штаммы мышей могут быть инбредный, мутировавший, или же генетически модифицированный, в то время как линии крыс обычно инбредный. Данная популяция инбредных грызунов считается генетически идентичной после 20 поколений спариваний братьев и сестер. Многие штаммы грызунов были разработаны для различных моделей болезней, и они также часто используются для тестирования токсичности лекарств.[13][14][15]

Насекомые

Основная статья: Drosophila melanogaster § Модельный организм в генетике

В обыкновенная плодовая муха (Drosophila melanogaster) был одним из первых организмов, использованных для генетический анализ, имеет простой геном, и это очень хорошо понятно. Он остался популярным модельным организмом по многим другим причинам, таким как простота разведения и содержания, а также скорость и объем воспроизводства. Были разработаны различные специфические сорта, в том числе нелетающая версия с низкорослыми крыльями (также используется в торговле домашними животными как живая еда для мелких рептилий и амфибий).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ DIJKSHOORN, L .; URSING, B.M .; УРСИНГ, Дж. Б. (2000). «Штамм, клон и виды: комментарии к трем основным концепциям бактериологии». Журнал медицинской микробиологии. 49 (5): 397–401. Дои:10.1099/0022-1317-49-5-397. PMID  10798550.
  2. ^ Йонг, Эд (2013). «Ученые создали гибридный грипп, который может передаваться по воздуху». Природа. Дои:10.1038 / природа.2013.12925. S2CID  181077199.
  3. ^ Маркс, Вивьен (28 апреля 2016 г.). «Микробиология: путь к идентификации штаммов». Природные методы. 13 (5): 401–404. Дои:10.1038 / nmeth.3837. PMID  27123815.
  4. ^ Батлер, Деклан (2012). «Ученые призывают на 60 дней приостановить исследования мутантного гриппа». Природа. Дои:10.1038 / природа.2012.9873. S2CID  84203734.
  5. ^ «Мутантный грипп». Nature News Special. Получено 21 апреля 2019.
  6. ^ Ли, Сан Юп (16 ноября 2012 г.). «Метаболически измененная и синтетическая биология в развитии штамма». Синтетическая биология ACS. 1 (11): 491–492. Дои:10.1021 / sb300109d. PMID  23656224.
  7. ^ Лю, Тяньган; Хосла, Чайтан (03.11.2010). "Генетическая модификация кишечная палочка по производству биотоплива ». Ежегодный обзор генетики. 44 (1): 53–69. Дои:10.1146 / annurev-genet-102209-163440. ISSN  0066-4197. PMID  20822440.
  8. ^ Сон, Бон Хён; Чхве, Донгхуэй; Ким, Сун Чанг; Чо, Бён-Кван (30.11.2016). «Построение минимального генома как основы синтетической биологии». Очерки биохимии. 60 (4): 337–346. Дои:10.1042 / ebc20160024. ISSN  0071-1365. PMID  27903821.
  9. ^ Jeong, H; Kim, HJ; Ли, SJ (19 марта 2015 г.). "Полная последовательность генома кишечная палочка Штамм BL21 ". Анонсы генома. 3 (2). Дои:10.1128 / геномA.00134-15. ЧВК  4395058. PMID  25792055.
  10. ^ Стинселс, Ян; Снук, Тим; Меерсман, Эстер; Николино, Мартина Пикка; Voordeckers, Карин; Верстрепен, Кевин Дж. (01.09.2014). «Улучшение промышленных штаммов дрожжей: использование естественного и искусственного разнообразия». Обзор микробиологии FEMS. 38 (5): 947–995. Дои:10.1111/1574-6976.12073. ISSN  0168-6445. ЧВК  4293462. PMID  24724938.
  11. ^ Ашер, Джордж (1996), Словарь ботаники Вордсворта, Уэр, Хартфордшир: Справочник Вордсворта, стр. 361, ISBN  978-1-85326-374-3
  12. ^ Мо II, Томас Х. (18 февраля 2008 г.). "Гибридные сорта риса в форме генетиков - Los Angeles Times". Лос-Анджелес Таймс.
  13. ^ Андерсон, Марк С .; Блюстоун, Джеффри А. (2004-11-29). "МЫШЬ НОДА: Модель иммунной дисрегуляции". Ежегодный обзор иммунологии. 23 (1): 447–485. Дои:10.1146 / annurev.immunol.23.021704.115643. ISSN  0732-0582. PMID  15771578.
  14. ^ Чхон, Донг-Джу; Орсулич, Сандра (24 января 2011). «Мышиные модели рака». Ежегодный обзор патологии: механизмы заболевания. 6 (1): 95–119. Дои:10.1146 / annurev.pathol.3.121806.154244. ISSN  1553-4006. PMID  20936938.
  15. ^ Ян, Гуан; Чжао, Лифен; Лю, Бинг; Шан, Юцзя; Ли, Ян; Чжоу, Хуйминь; Цзя, Ли (2018). «Нутритивная поддержка способствует восстановлению в модели апластической анемии на крысах за счет усиления митохондриальной функции». Питание. 46: 67–77. Дои:10.1016 / j.nut.2017.09.002. PMID  29290359.

внешняя ссылка