التنبيغ في الخلية

ما هو التنبيغ؟

التنبيغ عملية إعادة التركيب الجيني في البكتيريا، إذ يتم فيها دمج الجينات من الخلية المضيفة البكتيريا في جينوم الفيروس البكتيري العاثية، ثم يتم نقلها إلى خلية مضيفة أخرى عندما تبدأ العاتية دورة أخرى من العدوى، وبشكل عام قد يكون أي من جينات الخلية المضيفة متورطًا في العملية ومع ذلك، في التنبيغ الخاص يتم نقل عدد قليل فقط من الجينات المحددة، حيث لقد تم استغلالها كتقنية بيولوجية جزيئية رائعة لتغيير البناء الجيني للبكتيريا ولتحديد موقع الجينات البكتيرية والعديد من التجارب الجينية الأخرى.

التنبيغ والاقتران:

التنبيغ هو نقل الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى عن طريق فيروس يصيب البكتيريا يسمى العاثية، ويعتبر التنبيغ وسيلة فعالة لنقل الحمض النووي بين البكتيريا لأن الحمض النووي الموجود في العاثية محمي من التحلل المادي ومن هجوم الإنزيمات الموجودة في البيئة، ويتم حقنه مباشرة في الخلايا بواسطة العاثية ومع ذلك، فإن نقل الجينات على نطاق واسع عن طريق النقل له أهمية محدودة لأن تغليف الحمض النووي البكتيري في الفيروس غير فعال وعادة ما تكون العاثيات مقيدة بشدة في مجموعة الأنواع البكتيرية التي يمكن أن تصيبها وبالتالي، فإن نقل الحمض النووي بين الأنواع عن طريق التنبيغ أمر نادر الحدوث.

أما الاقتران هو نقل الحمض النووي عن طريق الاتصال المباشر من خلية إلى خلية بوساطة البلازميدات جزيئات (DNA) غير الصبغية، حيث تقوم البلازميدات المقترنة بتشفير آلية فعالة للغاية تتوسط في نقلها من خلية مانحة إلى خلية متلقية، إذ تحدث العملية في اتجاه واحد لأن الخلايا المانحة فقط هي التي تحتوي على البلازميد المقترن.

في البكتيريا سالبة الجرام تنتج الخلايا المانحة نوعًا معينًا من الخلايا المشفرة بالبلازميد، ويُطلق عليه اسم القضيب الجنسي، والذي يربط الخلية المانحة بالخلية المتلقية، وبمجرد الاتصال يتم إحضار الخليتين في اتصال مباشر ويشكل جسر زوجي يتم من خلاله نقل الحمض النووي من المتبرع إلى المتلقي، كما يمكن نقل العديد من البلازميدات المقترنة بين عدد كبير من الأنواع البكتيرية سالبة الجرام والتكاثر فيها، وتختلف أحجام البلازميدات من بضعة آلاف إلى أكثر من 100000 زوج قاعدي، حيث تسمى هذه الأخيرة أحيانًا بالميغابلازميدات.

نقل المعلومات الجينية:

يمكن أيضًا نقل الكروموسوم البكتيري أثناء الاقتران على الرغم من أن هذا يحدث بشكل أقل تكرارًا من نقل البلازميد، حيث يسمح الاقتران بوراثة أجزاء كبيرة من الجينات وقد يكون مسؤولاً عن وجود بكتيريا لها سمات من عدة أنواع مختلفة، كما لوحظ الاقتران في جنس (Enterococcus) موجب الجرام، لكن آلية التعرف على الخلايا ونقل الحمض النووي تختلف عن تلك التي تحدث في البكتيريا سالبة الجرام.

ينتج عن استئصال (DNA Prophage) من الحمض النووي الكروموسومي المضيف كخطوة أولية في تخليق فيروس تحلل معدي أحيانًا إزالة بعض الحمض النووي للخلية المضيفة، والذي يتم تعبئته في عاثيات معيبة، حيث تتم إزالة جزء من (DNA) العاثية واستبداله في الطرف الآخر بجين من البكتيريا المضيفة.

يُطلق على جسيم الفيروس هذا اسم العاثية المحولة لأنه عندما يصيب خلية بكتيرية يمكنه نقل الجين الذي تم التقاطه بواسطة العاثية (DNA) إلى الخلية البكتيرية التالية التي يصيبها، ويعتبر التنبيغ بواسطة العاثيات وسيلة فعالة لنقل المعلومات الجينية لخلية بكتيرية إلى أخرى.

هذه الوسيلة لنقل المعلومات الجينية التي تسمى التحويل اللايسوجيني، تضفي الجينات ذات الوظائف الخاصة على الخلايا البكتيرية بدون هذه الوظائف، حيث إنه شائع في البكتيريا وهو جانب مهم من علم الأوبئة وهو حدوث وتوزيع ومراقبة الأمراض المعدية، على سبيل المثال البكتيريا الوتدية الخناق هي العامل المسبب لمرض الدفتيريا، ولكن فقط عندما تحتوي على نبتة العاثية β، والتي ترمز إلى السم المسؤول عن المرض.

تحدث ظاهرة مشابهة لاستحالة الخلايا البكتيرية في الخلايا الحيوانية المصابة ببعض الفيروسات، ولا تسبب فيروسات الحيوانات هذه عمومًا المرض على الفور لخلايا حيوانية معينة، وبدلاً من ذلك تُصاب الخلايا الحيوانية باستمرار بمثل هذه الفيروسات، والتي يتم دمج الحمض النووي (طليلي الفيروس) في الحمض النووي الصبغي للخلية المضيفة.

بشكل عام يتم تحويل الخلايا ذات الحمض النووي المتكامل إلى خلايا سرطانية وهي ظاهرة تُعرف باسم التحول الخبيث. كما هو الحال مع الجرثومة البكتيرية ولا تحتوي الخلية الحيوانية المحولة على فيروسات معدية، ولكن تحتوي فقط على الحمض النووي الفيروسي المتكامل الذي يتكاثر جنبًا إلى جنب مع كروموسومات الخلية المنقسمة لذلك، بعد انقسام الخلية المحولة تتلقى كل خلية جديدة نسخة من (DNA Proviral) السمة المميزة لهذه الخلايا الحيوانية المحولة، وهي أن نموها لا يمكن السيطرة عليه على عكس الخلايا الطبيعية، إذ لا يتم إعاقة نموها عن طريق الاتصال بالخلايا الأخرى وتفقد قدرتها على الالتصاق (التثبيت) بأسطح معينة.