Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о штаммах в биологии. Для штамма в химии см. Штамм (химия) .

В биологии , A штамм представляет собой генетический вариант, подтип или культура в пределах биологических видов . Штаммы часто рассматриваются как изначально искусственные концепции, характеризующиеся особым намерением генетической изоляции. [1] Это наиболее легко наблюдать в микробиологии, где штаммы происходят из одной колонии клеток и обычно помещаются в карантин из-за физических ограничений чашки Петри . Штаммы также часто упоминаются в вирусологии , ботанике и у грызунов, используемых в экспериментальных исследованиях .

Микробиология и вирусология [ править ]

Штамм вируса H1N1 - приоритетная цель для исследований пандемии

Было сказано, что «не существует общепринятого определения терминов« штамм »,« вариант »и« изолят »в сообществе вирусологов, и большинство вирусологов просто копируют использование терминов у других». [2]

Штамм - это генетический вариант или подтип микроорганизма (например, вирус , бактерия или гриб ). Например, «штамм гриппа» представляет собой определенную биологическую форму вируса гриппа или «гриппа». Эти штаммы гриппа характеризуются различными изоформами поверхностных белков. Новые вирусные штаммы могут быть созданы из-за мутации или замены генетических компонентов, когда два или более вируса заражают одну и ту же клетку в природе. [3] 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.[4] Это стало ценным инструментом для анализа микробиома .

Искусственные конструкции [ править ]

Ученые модифицировали штаммы вирусов, чтобы изучить их поведение, как в случае с вирусом гриппа H5N1 . Хотя финансирование таких исследований иногда вызывало споры из-за опасений по поводу безопасности, что приводило к временной паузе, впоследствии оно продолжалось. [5] [6]

В биотехнологии были сконструированы штаммы микробов, чтобы установить метаболические пути, подходящие для лечения различных применений. [7] Исторически сложилось так, что основные усилия в области метаболических исследований были посвящены производству биотоплива. [8] Escherichia coli - наиболее распространенный вид для конструирования прокариотических штаммов. Ученым удалось создать жизнеспособные минимальные геномы, из которых можно разрабатывать новые штаммы. [9] Эти минимальные штаммы обеспечивают почти гарантию того, что эксперименты с генами за пределами минимальных рамок не будут проводиться второстепенными путями. Для этого обычно используются оптимизированные штаммы E. coli . Кишечная палочкатакже часто используются в качестве основы для экспрессии простых белков. Эти штаммы, такие как BL21, генетически модифицированы для минимизации протеазной активности, что дает возможность для высокоэффективного производства белка в промышленных масштабах . [10]

Штаммы дрожжей являются наиболее частыми объектами генетической модификации эукариот, особенно в отношении промышленной ферментации . [11]

Растения [ править ]

Этот термин не имеет официального рейтингового статуса в ботанике; этот термин относится к коллективным потомкам, произведенным от общего предка, которые имеют одинаковый морфологический или физиологический характер. [12] 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 сорта риса получают путем внедрения нового генетического материала в рисовое растение [13], все потомки генетически модифицированного рисового растения представляют собой штамм с уникальной генетической информацией, которая передается последующим поколениям; Обозначение штамма, которое обычно представляет собой номер или официальное название, охватывает все растения, происходящие от первоначально модифицированного растения. Растения риса в этом штамме можно скрещивать с другими штаммами или сортами риса , и, если получены желаемые растения, их дополнительно разводят для стабилизации желаемых признаков; стабилизированным растениям, которые могут быть размножены и "сбудутся" (остаются идентичными родительскому растению), присваивается сорт название и выпущено в производство для использования фермерами.

Грызуны [ править ]

Крыса Вистар, которая была первой разработанной модельной линией крыс.

Линия лабораторных мышей или крыс - это генетически однородная группа животных . Штаммы используются в лабораторных экспериментах. Штаммы мышей могут быть инбредными , мутированными или генетически модифицированными , в то время как линии крыс обычно являются инбредными . Данная инбредная популяция грызунов считается генетически идентичной после 20 поколений спариваний братьев и сестер. Многие штаммы грызунов были разработаны для различных моделей заболеваний, и они также часто используются для тестирования токсичности лекарств. [14] [15] [16]

Насекомые [ править ]

Основная статья: Drosophila melanogaster § Модельный организм в генетике

Общая плодовая мушка ( дрозофилы ) была одним из первых организмов , используемых для генетического анализа , имеет простой геном , и очень хорошо изучена. Он остался популярным модельным организмом по многим другим причинам, таким как простота его разведения и содержания, а также скорость и объем воспроизводства. Были разработаны различные специфические штаммы, в том числе нелетающая версия с низкорослыми крыльями (также используется в торговле домашними животными в качестве живого корма для мелких рептилий и земноводных).

См. Также [ править ]

  • Генетический изолят
  • Клон (клеточная биология)
  • Раса (биология)

Ссылки [ править ]

  1. ^ DIJKSHOORN, L .; УРСИНГ, БМ; УРСИНГ, Дж. Б. (2000). «Штамм, клон и виды: комментарии к трем основным концепциям бактериологии» . Журнал медицинской микробиологии . 49 (5): 397–401. DOI : 10.1099 / 0022-1317-49-5-397 . PMID  10798550 .
  2. ^ Kuhn, Jens H .; Бао, Иминь; Бавари, Сина; Беккер, Стефан; Брэдфют, Стивен; Бристер, Дж. Родни; Букреев Александр А .; Чандран, Картик; Дэйви, Роберт А .; Дольник, Ольга; Краска, Джон М .; Энтерлейн, Свен; Хенсли, Лиза Э .; Хонко, Анна Н .; Jahrling, Peter B .; Джонсон, Карл М .; Кобингер, Гэри; Лерой, Эрик М .; Рычаг, Марка S .; Мюльбергер, Эльке; Нетесов, Сергей В .; Olinger, Gene G .; Паласиос, Густаво; Паттерсон, Жан Л .; Paweska, Janusz T .; Питт, Луиза; Радошицкий, Шели Р .; Сапфир, Эрика Оллманн; Смитер, Софи Дж .; Свейнпол, Роберт; Towner, Jonathan S .; ван дер Гроен, Гвидо; Волчков, Виктор Е .; Валь-Дженсен, Виктория; Уоррен, Трэвис К .; Вайдманн, Манфред; Никол, Стюарт Т. (2012).«Номенклатура вирусов ниже уровня вида: стандартизованная номенклатура природных вариантов вирусов, отнесенных к семейству Filoviridae» . Архив вирусологии . 158 (1): 301–311. DOI : 10.1007 / s00705-012-1454-0 . ISSN  0304-8608 .
  3. Перейти ↑ Yong, Ed (2013). «Ученые создали гибридный грипп, который может передаваться по воздуху». Природа . DOI : 10.1038 / nature.2013.12925 . S2CID 181077199 . 
  4. ^ Маркс, Вивьен (2016-04-28). «Микробиология: путь к идентификации штаммов» . Методы природы . 13 (5): 401–404. DOI : 10.1038 / nmeth.3837 . PMID 27123815 . 
  5. ^ Батлер, Деклан (2012). «Ученые призывают на 60 дней приостановить исследования мутантного гриппа». Природа . DOI : 10.1038 / nature.2012.9873 . S2CID 84203734 . 
  6. ^ «Мутантный грипп» . Специальные новости природы . Проверено 21 апреля 2019 года .
  7. ^ Ли, Сан Юп (2012-11-16). «Метаболически измененная и синтетическая биология в развитии штамма». Синтетическая биология ACS . 1 (11): 491–492. DOI : 10.1021 / sb300109d . PMID 23656224 . 
  8. ^ Лю, Тяньган; Хосла, Чайтан (03.11.2010). «Генетическая модификация кишечной палочки для производства биотоплива». Ежегодный обзор генетики . 44 (1): 53–69. DOI : 10.1146 / annurev-genet-102209-163440 . ISSN 0066-4197 . PMID 20822440 .  
  9. ^ Сон, Бон Хён; Чхве, Донгхуэй; Ким, Сун Чанг; Чо, Бюнг-Кван (30.11.2016). «Построение минимального генома в качестве основы для синтетической биологии» . Очерки биохимии . 60 (4): 337–346. DOI : 10,1042 / ebc20160024 . ISSN 0071-1365 . PMID 27903821 .  
  10. ^ Jeong, H; Kim, HJ; Ли, SJ (19 марта 2015 г.). «Полная последовательность генома штамма BL21 Escherichia coli » . Анонсы генома . 3 (2). DOI : 10,1128 / genomeA.00134-15 . PMC 4395058 . PMID 25792055 .  
  11. ^ 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» . FEMS Microbiology Reviews . 38 (5): 947–995. DOI : 10.1111 / 1574-6976.12073 . ISSN 0168-6445 . PMC 4293462 . PMID 24724938 .   
  12. ^ Ашер, Джордж (1996), Словарь Вордсворта по ботанике , Уэр, Хартфордшир: Справочник Вордсворта, стр. 361, ISBN 978-1-85326-374-3
  13. ^ Maugh II, Томас Х. (18 февраля 2008). «Генетики сформировали гибридные сорта риса - Los Angeles Times» . Лос-Анджелес Таймс .
  14. ^ Андерсон, Марк S .; Блюстоун, Джеффри А. (2004-11-29). «МЫШЬ НОДА: Модель иммунной дисрегуляции». Ежегодный обзор иммунологии . 23 (1): 447–485. DOI : 10.1146 / annurev.immunol.23.021704.115643 . ISSN 0732-0582 . PMID 15771578 .  
  15. ^ Чхон, Dong-Joo; Орсулич, Сандра (24 января 2011). «Мышиные модели рака». Ежегодный обзор патологии: механизмы заболевания . 6 (1): 95–119. DOI : 10.1146 / annurev.pathol.3.121806.154244 . ISSN 1553-4006 . PMID 20936938 .  
  16. ^ 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 улучшения функции митохондрий». Питание . 46 : 67–77. DOI : 10.1016 / j.nut.2017.09.002 . PMID 29290359 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Центр генетического запаса кишечной палочки
  • EcoliWiki Индекс штамма E. coli
  • Международный ресурс по штаммам мышей (IMSR)
  • Индекс деформации крысы