Лекции / 8_Генетический подход
.pdf
Генетический подход в оценке качества среды
Генетические методы с использованием микроорганизмов, клеток растений и животных
Курс разработала: д.б.н., профессор Сарапульцева Елена Игоревна
www.iate.obninsk.ru
ДНК и хромосомы
Информация, определяющая признаки клетки или организма, содержится в генетическом материале клетки, состоящем из дезоксирибонукле иновой кислоты, заключенной в хромосомах.
Мутагенные и канцерогенные вещества
Физической природы
Ионизирующие излучения (γ-, β-, α-, рентгеновское излучения, нейтроны)
Неионизирующие излучения (УФ-излучение)
Химической природы
Алкилирующие соединения Пероксиды Альдегиды Гидроксиламины Азотистая кислота
Соли тяжелых металлов Акридиновые красители
Другие вещества: гербициды, инсектициды, некоторые
лекарственные вещества
Биологической природы
Инородное ДНК
Типы мутаций
Точковые, Хромосомные Геномные или генные
Выбор тест-систем для генетических тестов
Хотя в литературе описано более сотни тест-систем для исследования генотоксичности, охватывающих различные организации живого − от бактериофага до млекопитающих, регулярно применяются менее 20 из них, а некоторые доступны лишь в специализированных лабораториях.
Бактерии в качестве тест-объектов
Преимущества
1.Легкость культивирования в лабораторных условиях,
2.Короткий жизненный цикл,
3.Возможность работать с большими популяциями клеток (статистика).
4.Разработан широкий арсенал методов, позволяющих изучать летальные и генетические эффекты, а также механизмы биологического действия повреждающих агентов.
E.coli и Salmonella typhimurium
Наиболее подробно изучены в генетическом и биологическом отношении.
Выделено около 50 мутантных штаммов E.coli и
около 25 S. typhimurium.
Мутантные популяции отличаются резистентностью к ДНК-повреждающим агентам по сравнению с дикими клетками.
Открытые на бактериях процессы репарации оказались присущи и клеткам млекопитающих.
Таким образом, исследования на бактериях не исключая и не заменяя исследования на других объектах, формируют логику таких исследований.
Бактерии в качестве тест-объектов
Недостатки
1.Не существует надежной количественной связи между способностью повреждающего агента индуцировать мутации у бактерий с развитием повреждений ДНК у животных и человека.
2.Не способны выявлять химические вещества, вызывающие рак не в результате повреждения ДНК, а посредствам других механизмов, которые еще плохо изучены.
Несмотря на указанные ограничения, тесты на бактериях в высшей степени пригодны в качестве первичной оценки мутагенных и канцерогенных эффектов, а также при анализе аддитивности, синергизма и антагонизма
комбинированных воздействий факторов физической и химической природы.
Обзор методов оценки генотоксичности среды
Тест Эймса
Для создания тест-системы Эймсом и его
сотрудниками были сконструированы специальные штаммы бактерий Salmonella typhimurium, у которых были выделены ауксотрофные по гистидину (незаменимая аминокислота) мутанты his G-46 (мутация замены оснований в his G-гене) и his D- 3052 (мутации типа сдвига рамки считывания в гене D).
На основе штаммов сальмонеллы были созданы полуколичественные и количественные тесты для оценки мутагенной активности.
Тест Эймса
Суть метода Эймса заключается в регистрации способности испытуемого соединения и (или) его метаболитов индуцировать генные мутации у индикаторных микроорганизмов в системе метаболической активности in vitro.
Метаболитом выступает печень крысы.