51. Как изучают цепи метаболизма и их генетические дефекты?

При изучении метаболизма и их генетических дефектов определяются 1) дефектные ферменты; 2) накапливающиеся продукты метаболизма, предшествующие дефектному этапу; 3) метаболиты, компенсирующие дефект метаболизма, и проводится тест на синтрофизм ("совместное питание"), т. е. изучается способность одних мутантов компенсировать метаболические дефекты и стимулировать размножение других мутантов в общей питательной среде путем диффузии накапливающихся метаболитов. Представим цепь метаболических реакций:

При высеве мутантов 1-3 на обедненную среду в различных комбинациях можно наблюдать усиление роста определенных мутантов (рис. 20). Следовательно, стадии 1 и 2 предшествуют стадии 3, т. е. устанавливается последовательность стадий: 1 → 2 → 3. Чем раньше в цепи метаболизма произошла мутация, тем большее количество добавок способствует росту данного мутанта. Очевидно, что если дефектен фермент 2, то превращение В в С блокировано и метаболит В накапливается. Рост мутанта 2 может восстановиться при добавлении в среду метаболитов С и D, мутанта 1 - при введении метаболитов D, С, В.

Рис. 20. Тест на синтрофизм: а - мутант 3 способствует росту мутантов 1 и 2; б - мутант 3 способствует росту мутанта 2, а мутант 2 - росту мутанта 1; в - мутанты 2, 3 способствуют росту мутанта 1. Заштрихованные участки означают рост культуры

Пример определения последовательности этапов синтеза триптофана у сальмонеллы:

цистрон блокированный этап   накапливающийся               компенсирующий 
                             метаболит                     метаболит 
А  антраниловая кислота            -                       антраниловая кислота, 
                                                           индол-глицерофосфат, 
                                                           индол, триптофан 
В  антраниловая кислота,     антраниловая кислота          индол-глицерофосфат, 
   индол-глицерофосфат                                     индол, триптофан 
С  индол-глицерофосфат,      индол-глицерофосфат           индол, триптофан 
   индол 
D  индол-триптофан           индол и индол-глицерофосфат   триптофан 

Значит, последовательность этапов в синтезе триптофана у сальмонеллы может выглядеть так: антраниловая кислота → индол-глицерофосфат → индол → триптофан.