Language
Country/Area
No result found
كيف تستخدم الكائنات الحية الدقيقة الحمض النووي الخارجي لتغيير جيناتها؟ اكتشف أسرار تحول الخلايا!
<ص> ومنذ ذلك الحين، اكتشف العلماء أن "عامل التحول" هذا هو في الواقع حمض نووي نقي، وهو الاكتشاف الذي أصبح أول دليل قوي على أن الحمض النووي يحمل معلومات وراثية. حتى الآن، تمت دراسة القدرات الطبيعية بشكل مكثف في مجموعة متنوعة من البكتيريا، وخاصةيعود اكتشاف القدرات الطبيعية إلى عام 1928، عندما أظهر العالم فريدريك غريفيث أن بعض الخلايا المسببة للأمراض الميتة يمكن أن تتحول إلى خلايا غير ممرضة ذات صلة.
<ص> بمجرد دخول الحمض النووي إلى الخلية، يمكن إعادة تجميعه في جينوم الخلية بواسطة إنزيمات إصلاح الحمض النووي. إذا أدت عملية إعادة التركيب هذه إلى تغيير النمط الجيني للخلية، تعتبر الخلية متحولة. في جميع البكتيريا ذات الكفاءة الطبيعية تقريبًا، يكون جزء من الخيوط خارج الخلية - النوع الرابع من الشعيرات - قادرًا على ربط الحمض النووي المزدوج خارج الخلية. يتم بعد ذلك نقل هذا الحمض النووي عبر الغشاء عبر مجمعات بروتينية متعددة المكونات، وهي عملية مدفوعة بتدهور شريط الحمض النووي. يرتبط الحمض النووي المفرد الذي يدخل الخلية ببروتين محفوظ، DprA، والذي يقوم بعد ذلك بتحميل الحمض النووي إلى RecA، وهو بروتين يتوسط إعادة التركيب المتماثل من خلال مسار إصلاح الحمض النووي الكلاسيكي.في المختبر، يقوم الباحثون عادةً بتوفير الحمض النووي، والذي يمكن أن يكون عبارة عن أجزاء أو بلازميدات معدلة وراثيًا. بعد دخول الحمض النووي إلى الخلية، قد يتحلل إلى نيوكليوتيدات، والتي يمكن استخدامها لتكرار الحمض النووي والوظائف الأيضية الأخرى.
<ص> اكتشف العلماء أن بعض عوامل النسخ تتمتع بقدرات تنظيمية، مثل sxy (المعروف أيضًا باسم tfoX)، والذي يتم تنظيم تعبيره بواسطة عناصر RNA غير المشفرة مقاس 5 بوصات. في الوقت نفسه، في ظل الظروف التي تؤدي إلى تحفيز الجراثيم بين البكتيريا المنتجة للجراثيم، عادة ما تظهر البكتيريا القادرة على التحول في نفس الوقت. لذلك، في المزارع أو المستعمرات التي تحتوي على خلايا بوغية، غالبًا ما يتم العثور على خلايا مختصة أيضًا. تتناول معظم البكتيريا ذات الكفاءة الطبيعية جميع جزيئات الحمض النووي بكفاءة متساوية تقريبًا، لكن بعض العائلات البكتيرية، مثل النيسريات والبستوريلا، تميل بشكل تفضيلي إلى تناول أجزاء الحمض النووي التي تحتوي على تسلسلات إشارة الامتصاص.في تنظيم القدرات الطبيعية، عادة ما يتم تنظيم هذه العملية بشكل صارم وغالبًا ما يتم تحفيزها بسبب نقص العناصر الغذائية أو الظروف المعاكسة. ومع ذلك، فإن إشارات الحث المحددة والآليات التنظيمية تختلف بشكل كبير بين الأنواع.
<ص> بالإضافة إلى ذلك، فإن فرضية الحمض النووي كغذاء قد جذبت أيضًا انتباه المجتمع العلمي. وفقًا لهذه الفرضية، تحصل الخلايا على النيوكليوتيدات عن طريق امتصاص الحمض النووي. هذه النيوكليوتيدات ليست ضرورية فقط لتخليق الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA)، ولكنها توفر أيضًا تكاليف التوليف. في الواقع، تفرز بعض البكتيريا ذات الكفاءة الطبيعية النيوكليازات في البيئة المحيطة للوصول إلى هذه النيوكليوتيدات الحرة من الحمض النووي البيئي. <ص> هناك تفاعلات معقدة بين آليات امتصاص الحمض النووي في الأنواع المختلفة، وقد تكون هذه التفاعلات مرتبطة بإعادة التركيب الانتقائي أو الكفاءة الميكانيكية للامتصاص. وبطبيعة الحال، مع تعمق دراسة تلف الحمض النووي، نجد أن البكتيريا التي تحفز الكفاءة في الشدائد تكون أكثر قدرة على البقاء في مواجهة تلف الحمض النووي، مما يشير إلى أن الكفاءة الطبيعية والتحول قد يلعبان دورا مهما في إصلاح الحمض النووي.وفقًا لإحدى الفرضيات، يمكن أن يلعب التحول البكتيري دورًا مشابهًا للجنس في الكائنات الحية العليا في زيادة التنوع الجيني. على الرغم من أن المخاوف بشأن مناقشة هذه العملية لا تزال قائمة من الناحية النظرية، إلا أن التكلفة العالية للتحويل العالمي لتخليق البروتين تجعل مثل هذه الفرضية صعبة.
<ص> إن الكائنات الحية الدقيقة التي تغير نفسها من خلال الحمض النووي الخارجي تكشف بشكل أساسي أسرار كيفية بقاء الخلايا وازدهارها في بيئة متغيرة. ومع ذلك، وفي مواجهة احتمال مثل هذا التحول، كيف تعتقد أن قدرة الكائنات الحية الدقيقة هذه ستؤثر على البحث العلمي المستقبلي وتطوير التكنولوجيا الحيوية؟توفر الطبيعة المركبة للجينومات البكتيرية دليلًا ملموسًا على أن نقل الجينات الجانبي الناجم عن الكفاءة أمر بالغ الأهمية لتعزيز التنوع الجيني، وهو أساس التطور.
