Kmen (biologie) - Strain (biology)
v biologie, a kmen je genetická varianta, podtyp nebo kultura v biologickém druh. Kmeny jsou často považovány za neodmyslitelně umělé pojmy charakterizované specifickým záměrem genetické izolace.[1] To je nejsnadněji pozorovatelné v mikrobiologii, kde kmeny pocházejí z jedné buněčné kolonie a jsou obvykle umístěny do karantény fyzickými omezeními Petriho miska. Kmeny jsou také běžně označovány v rámci virologie, botaniky a hlodavců používaných v experimentálních studiích.
Mikrobiologie nebo virologie
Kmen je a genetický varianta nebo podtyp mikroorganismu (např virus, bakterie nebo houba ). Například „kmen chřipky“ je určitou biologickou formou chřipka nebo „chřipkový“ virus. Tyto kmeny chřipky se vyznačují odlišnými izoformami povrchových proteinů. Nové virové kmeny mohou být vytvořeny v důsledku mutace nebo výměny genetických složek, když dva nebo více virů infikuje stejnou buňku v přírodě.[2] Tyto jevy jsou známé jako antigenní drift a antigenní posun. Mikrobiální kmeny lze také odlišit podle jejich genetické výbavy pomocí metagenomických metod k maximalizaci rozlišení v rámci druhů.[3] Toto se stalo cenným nástrojem pro analýzu mikrobiom.
Umělé konstrukce
Vědci upravili pandemické kmeny virů chřipky u lidí, aby mohli studovat jejich chování. Financování tohoto výzkumu bylo v důsledku bezpečnostních obav kontroverzní a občas bylo zastaveno. Tento výzkum však pokračuje i dnes.[4][5]
V biotechnologii byly mikrobiální kmeny konstruovány tak, aby zavedly metabolické cesty vhodné pro léčbu různých aplikací.[6] Historicky bylo hlavní úsilí metabolického výzkumu věnováno oblasti výroby biopaliv.[7] Escherichia coli je nejběžnějším druhem pro inženýrství prokaryotických kmenů. Vědcům se podařilo vytvořit životaschopné minimální genomy, ze kterých lze vyvinout nové kmeny.[8] Tyto minimální kmeny poskytují téměř záruku, že experimenty na genech mimo minimální rámec nebudou ovlivňovány nepodstatnými cestami. Optimalizované kmeny E-coli se pro tuto aplikaci obvykle používají. E-coli se také často používají jako šasi pro expresi jednoduchých proteinů. Tyto kmeny, jako je BL21, jsou geneticky modifikovány tak, aby se minimalizovala aktivita proteázy, a tím se vytvořil potenciál pro vysoce efektivní průmyslové měřítko produkce bílkovin.[9]
Kmeny droždí jsou nejčastějšími subjekty eukaryotické genetické modifikace, zejména s ohledem na průmyslové kvašení.[10]
Rostliny
Termín nemá v botanice žádný oficiální status; termín odkazuje na kolektivní potomky vytvořené od společného předka, kteří mají jednotný morfologický nebo fyziologický charakter.[11] Kmen je určená skupina potomků, kteří buď pocházejí z modifikované rostliny (produkované konvenčním šlechtěním nebo biotechnologickými prostředky), nebo které jsou výsledkem genetické mutace.
Jako příklad některé rýže kmeny se vyrábějí vkládáním nových genetický materiál do rostliny rýže,[12] všechny potomci z geneticky modifikované rostliny rýže jsou kmen s jedinečným genetická informace to se předává pozdějším generacím; označení kmene, kterým je obvykle číslo nebo formální název, pokrývá všechny rostliny, které pocházejí z původně upravené rostliny. Rostliny rýže v kmeni mohou být šlechtěny na jiné kmeny rýže nebo kultivary, a pokud jsou pěstovány žádoucí rostliny, jsou dále šlechtěny, aby stabilizovaly žádoucí vlastnosti; stabilizované rostliny, které mohou být rozmnožovány a "splněny" (zůstávají identické s mateřskou rostlinou), jsou uvedeny a kultivar název a uvolněn do výroby, aby jej mohli používat zemědělci.
Hlodavci
A laboratorní myš nebo krysa kmen je skupina zvířat, která je geneticky jednotný. Kmeny se používají při laboratorních experimentech. Kmeny myší mohou být inbrední, zmutovaný nebo geneticky modifikovaný, zatímco kmeny krys jsou obvykle inbrední. Daná inbrední populace hlodavců je po 20 generacích sourozeneckého páření považována za geneticky identickou. Mnoho kmenů hlodavců bylo vyvinuto pro různé modely nemocí a také se často používají k testování toxicity léků.[13][14][15]
Hmyz
The obyčejná ovocná muška (Drosophila melanogaster) byl mezi prvními organismy používanými pro genetická analýza, má jednoduchý genom, a je velmi dobře pochopen. Zůstal oblíbeným modelovým organismem z mnoha dalších důvodů, jako je snadnost jeho chovu a údržby a rychlost a objem jeho reprodukce. Byly vyvinuty různé specifické kmeny, včetně nelétavé verze se zakrnělými křídly (používané také v obchodu s domácími mazlíčky jako živé jídlo pro malé plazy a obojživelníky).
Viz také
Reference
- ^ DIJKSHOORN, L .; URSING, B.M .; URSING, J.B. (2000). „Kmen, klon a druh: komentáře ke třem základním konceptům bakteriologie“. Journal of Medical Microbiology. 49 (5): 397–401. doi:10.1099/0022-1317-49-5-397. PMID 10798550.
- ^ Yong, Ed (2013). „Vědci vytvářejí hybridní chřipku, která se může šířit vzduchem“. Příroda. doi:10.1038 / příroda.2013.12925. S2CID 181077199.
- ^ Marx, Vivien (2016-04-28). „Mikrobiologie: cesta k identifikaci na úrovni kmene“. Přírodní metody. 13 (5): 401–404. doi:10.1038 / nmeth.3837. PMID 27123815.
- ^ Butler, Declan (2012). „Vědci požadují 60denní pozastavení výzkumu mutantní chřipky“. Příroda. doi:10.1038 / příroda.2012.9873. S2CID 84203734.
- ^ „Mutantní chřipka“. Speciální zprávy o přírodě. Citováno 21. dubna 2019.
- ^ Lee, Sang Yup (16. 11. 2012). "Metabolicky změněná a syntetická biologie ve vývoji kmenů". ACS Syntetická biologie. 1 (11): 491–492. doi:10.1021 / sb300109d. PMID 23656224.
- ^ Liu, Tiangang; Khosla, Chaitan (03.11.2010). "Genetická modifikace Escherichia coli pro výrobu biopaliv “. Výroční přehled genetiky. 44 (1): 53–69. doi:10.1146 / annurev-genet-102209-163440. ISSN 0066-4197. PMID 20822440.
- ^ Sung, Bong Hyun; Choe, Donghui; Kim, Sun Chang; Cho, Byung-Kwan (30.11.2016). „Konstrukce minimálního genomu jako šasi pro syntetickou biologii“. Eseje v biochemii. 60 (4): 337–346. doi:10.1042 / ebc20160024. ISSN 0071-1365. PMID 27903821.
- ^ Jeong, H; Kim, HJ; Lee, SJ (19. března 2015). "Kompletní genomová sekvence Escherichia coli Kmen BL21 ". Oznámení o genomu. 3 (2). doi:10.1128 / genomA.00134-15. PMC 4395058. PMID 25792055.
- ^ Steensels, Jan; Snoek, Tim; Meersman, Esther; Nicolino, Martina Picca; Voordeckers, Karin; Verstrepen, Kevin J. (01.09.2014). „Zlepšení průmyslových kmenů kvasinek: využívání přírodní a umělé rozmanitosti“. Recenze mikrobiologie FEMS. 38 (5): 947–995. doi:10.1111/1574-6976.12073. ISSN 0168-6445. PMC 4293462. PMID 24724938.
- ^ Usher, George (1996), Wordsworthův slovník botaniky, Ware, Hertfordshire: Wordsworth Reference, str. 361, ISBN 978-1-85326-374-3
- ^ Maugh II, Thomas H. (18. února 2008). „Hybridní kmeny rýže ve tvaru genetiků - Los Angeles Times“. Los Angeles Times.
- ^ Anderson, Mark S .; Bluestone, Jeffrey A. (2004-11-29). "NOD MOUSE: Model imunitní dysregulace". Výroční přehled imunologie. 23 (1): 447–485. doi:10.1146 / annurev.immunol.23.021704.115643. ISSN 0732-0582. PMID 15771578.
- ^ Cheon, Dong-Joo; Orsulic, Sandra (2011-01-24). "Myší modely rakoviny". Roční přehled patologie: mechanismy nemocí. 6 (1): 95–119. doi:10.1146 / annurev.pathol.3.121806.154244. ISSN 1553-4006. PMID 20936938.
- ^ Yang, Guang; Zhao, Lifen; Liu, Bing; Shan, Yujia; Li, Yang; Zhou, Huimin; Jia, Li (2018). „Nutriční podpora přispívá k zotavení na modelu aplastické anémie u potkanů zvýšením mitochondriální funkce“. Výživa. 46: 67–77. doi:10.1016 / j.nut.2017.09.002. PMID 29290359.