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Escherichia Coli como um organismo modelo

Escherichia Coli é (bacilo) uma bactéria Relvado-negativa haste-dada forma que seja usada freqüentemente como um organismo modelo. Os factores tais como sua capacidade para crescer rapidamente de utilização media e a disponibilidade baratos de ferramentas moleculars para executar manipulações genéticas são favoráveis para usar Escherichia Coli como um organismo modelo na genética molecular.

coliCréditos de imagem: martynowi.cz/Shutterstock.com

Estas ferramentas incluem os plasmídeo, que são os fragmentos do ADN extracromosómico que têm a capacidade aos fenótipos confer vários a Escherichia Coli. Seu uso como um organismo modelo é utilizado na engenharia metabólica, onde o metabolismo de Escherichia Coli é manipulado para produzir produtos específicos.

Que é Escherichia Coli?

Escherichia Coli é uma bactéria haste-dada forma Relvado-negativa que seja tipicamente ao redor 1µm longo e 0.35µm largos. Pode sobreviver com ou sem o oxigênio e é assim “um aeróbio facultativo”. Quando puder crescer rápido sem formar grupos em vários media quimicamente definidos baratos, não é tipicamente tolerante às temperaturas muito altas ou baixas ou à acidez/alcalinidade extremas.  

Seu potencial para o crescimento rápido, o número de técnicas moleculars para as manipulações genéticas disponíveis, e uma boa quantidade de conhecimento sobre sua genética significa que tem a versatilidade a ser utilizada de várias maneiras. Também, os replicates de Escherichia Coli principalmente assexuada, significando que as alterações feitas ao genoma estão mantidas e assim os efeitos vistos nestes mutantes são reprodutíveis. Estes factores fazem a Escherichia Coli um bom organismo modelo para a genética molecular.

Que descobertas foram feitas usando Escherichia Coli como um organismo modelo?

Diversos fecham descobertas no campo da biologia molecular, incluindo a genética molecular, foram conseguidos usando Escherichia Coli como um organismo modelo. Isto inclui uma compreensão do código genético, os mecanismos da réplica do ADN, a descoberta dos sistemas genéticos do operon, e a criação de um organismo genetically alterado.

O genoma de Escherichia Coli

As tensões de Escherichia Coli indicam a variação em sua capacidade patogénico, das tensões que não causam doenças àquelas que causam infecções severas, tais como a tensão enterohemorrhagic O157: H7. Isto é evidente nas variações vistas em genomas de Escherichia Coli; os estudos encontraram essa similaridade entre os genomas das tensões K-12 de Escherichia Coli (uma tensão) do laboratório, O157: H7 e CFT073 (uma tensão uropathogenic) são somente 39%.

Há 16.000 genes encontrados em todas as tensões de Escherichia Coli, que é seu bandeja-genoma. Contudo, o genoma do núcleo de Escherichia Coli (isto é genes actuais em todas as tensões) é menos de 20% dos 16.000 genes no bandeja-genoma.

O resto do genoma é assim “o genoma flexível”; isto inclui prophages, elementos transposable e genes acessórios, e podem ser adquiridos horizontalmente. Estes genes enlatam fenótipos confer vários a Escherichia Coli, tal como ter um metabolismo mais flexível. Esta capacidade de Escherichia Coli para incorporar elementos no genoma flexível faz favorável ao uso como um organismo modelo.

Escherichia Coli e seu uso como um organismo modelo na engenharia metabólica

Há um aumento da procura para uma fonte sustentável de combustíveis e de produtos químicos. Isto pode potencial ser conseguido usando fontes renováveis tais como a biomassa e as águas residuais como uma fonte começando.

Porque há ferramentas disponíveis para manipular o genoma de Escherichia Coli, é um bom candidato como um organismo modelo para a engenharia metabólica; isto é o lugar onde Escherichia Coli é manipulado genetically de modo que se torne capaz de produzir produtos químicos desejados das várias fontes durante o crescimento.

As técnicas modernas podem ser aplicadas para aperfeiçoar a produção de produtos químicos projetados; isto inclui a integração da biologia de sistemas com engenharia metabólica. Por exemplo, a análise das proteínas produzidas por uma tensão de Escherichia Coli, ou por seu proteome, pode ser usada como guia.

Em um estudo, uma aproximação do proteomics foi usada para avaliar que as proteínas da membrana de Escherichia Coli fossem ligadas à tolerância e ao transporte do phenylpropanoid, e permitiu assim a identificação das proteínas do alvo potencial que podem ser utilizadas na engenharia metabólica.

Plasmídeo; aumentando o potencial de Escherichia Coli como um organismo modelo

Os plasmídeo são fragmentos do ADN separam do cromossoma, que pode se replicate. Os componentes principais dos plasmídeo incluem a origem da réplica e de um marcador de selecção tal como uma resistência antibiótica conferindo do gene. Estes plasmídeo podem ser manipulados, assim que um fenótipo novo pode ser conferido às tensões de Escherichia Coli pela incorporação destes plasmídeo alterados.

Como podem os plasmídeo ser usados para projectar uma tensão de Escherichia Coli?

Os plasmídeo podem fazer uma parte em melhorar uma tensão de Escherichia Coli nos olhos da engenharia metabólica. Um estudo por Rodriguez e por co. usou um plasmídeo alterado para estudar a produção do shikimate em Escherichia Coli.

Shikimate é um produto que seja formado como uma parte do caminho aromático da biosíntese do ácido aminado. Shikimate é igualmente o material começar para a produção de um tratamento da gripe, conseqüentemente há um interesse em encontrar maneiras eficazes de produzi-lo.

Rodrigues e co. alterou uma tensão de Escherichia Coli a ser usada como um organismo modelo que pudesse produzir o shikimate para estudar como este afecta o metabolismo total de Escherichia Coli. Colocaram um plasmídeo em uma tensão de Escherichia Coli que lhe desse a capacidade para usar a glicose para produzir quantidades altas de shikimate.

Encontraram que a tensão alterada de Escherichia Coli utilizou mais glicose, mas seu crescimento não era afetado. A análise mais aprofundada mostrou que o aumento na produção do shikimate reduziu os caminhos oxidativos e da fermentação, indicando que há uma SHIFT no metabolismo total causado pela produção de shikimate.

Fontes

Blount, Z.D. (2015) a história natural dos organismos modelo: O potencial unexhausted de Escherichia Coli. eLife DOI: 10.7554/eLife.05826

Idalia, V. - M.N., e Bernardo, F. (2017) Escherichia Coli como um organismo modelo e sua aplicação na biotecnologia. Escherichia Coli - avanços recentes na fisiologia, na patogénese e nas aplicações biotecnológicas DOI: 10.5772/67306

Adamczyk, P.A., e Reed, J.L. (2017) Escherichia Coli como um organismo modelo para a engenharia metabólica dos sistemas. Opinião actual na biologia de sistemas. https://doi.org/10.1016/j.coisb.2017.11.001

Rodriguez, 2017) genes biossintéticos Plasmídeo-codificados do A. e outros (alivia desvantagens metabólicas ao aumentar a conversão da glicose ao shikimate em uma tensão projetada de Escherichia Coli. Biotecnologia e tecnologia biológica

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Last Updated: May 28, 2020

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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