مفهوم جزر الجينوم:
الجزر الجينومية هي مجموعات من الجينات داخل جينوم بكتيري، حيث يبدو أنه تم الحصول عليها عن طريق نقل الجينات الأفقي، لوحظت لأول مرة في البكتيريا المسببة للأمراض وتم تصنيفها على أنها جزر إمراضية بسبب حقيقة أن العديد منها يشفر الجينات لإنتاج السموم أو عوامل الأمراض الأخرى.
من المعترف به الآن أن الجزر الجينومية موجودة أيضًا في العديد من البكتيريا غير المسببة للأمراض ويمكنها ترميز مجموعة متنوعة من السمات، ومن ثم غالبًا ما يتم تسمية الجزر الجينومية وفقًا للخصائص التكيفية التي تمنحها مثل:
- الجزر الأيضية على سبيل المثال عنصر (clc) المحدد أصلاً في (Pseudomonas knackmussi strain B13) الذي يمنح القدرة على تحلل الكلوروكاتيكول).
- جزر مقاومة المضادات الحيوية على سبيل المثال عنصر (SXT) الذي تم تحديده في الأصل في (Vibrio cholerae) والذي يمنح مقاومة للسلفاميثوكسازول والتريميثوبريم والكلورامفينيكول والستربتومايسين.
- جزر التعايش التي تمكن البكتيريا من تكوين ارتباط متبادل المنفعة مع مضيف حقيقي النواة على سبيل المثال (ICEMlSymR7A) الذي كان اكتشفت في سلالة (Mesorhizobium loti R7A) وتمكن بكتيريا التربة الرخامية من تكوين علاقة متبادلة مثبتة للنيتروجين مع النباتات البقولية من جنس اللوتس.
تشير العديد من خصائص الجزر الجينومية إلى أنه تم الحصول عليها عن طريق النقل الجيني الأفقي، حيث قد تكون غائبة عن سلالات وثيقة الصلة من نفس النوع أو أنواع مختلفة، وغالبًا ما تكون محتويات (GC) واستخدامات الكودون غير نمطية بالنسبة للجينات الموجودة في الجينوم الأساسي للبكتيريا.
في كثير من الأحيان يتم إدخالها على الفور في اتجاه مجرى جين الحمض النووي الريبي، وعادة ما تكون 16-20 نقطة أساس من جين الحمض النووي الريبي موجودة في شكل تكرار مباشر في الطرف الآخر من الجزيرة، ويوجد جين متكامل موجود بشكل شائع في أحد أطراف الجزيرة.
بينما تشير هذه الخصائص إلى أن الجزر الجينومية كانت عناصر وراثية متحركة في مرحلة ما من تاريخها التطوري، فقد فقدت معظم الجزر الجينومية الباقية جينات الحركة من خلال التطور الاختزالي، وبالتالي تم إصلاحها في الجينوم ومع ذلك، هناك العديد من الأمثلة للجزر التي احتفظت بالقدرة على الاستئصال من موقع تكاملها في الجينوم والانتقال إلى البكتيريا المتلقية من خلال آليات تتعلق بالاقتران أو التنبيغ.
تلك التي يتم نقلها عن طريق الاقتران تُعرف الآن باسم العناصر التكاملية والمترابطة أو (ICE) تعتبر عملية النقل متحفظة، حيث تظل نسخة من الجزيرة في المضيف الأصلي ويتم إعادة دمجها في موقعها الأصلي.
تحديد الجزر الجينومية (GIs):
تشير الجزر الجينومية (GIs) إلى مقاطع الحمض النووي المنفصلة التي تنشئ الجينات المنقولة أفقيًا في مجموعة سكانية، حيث قد تندمج هذه المنطقة في كروموسوم المضيف، ويتم اقتطاعه ونقله إلى مضيف جديد عن طريق التحويل أو الاقتران أو النقل.
ربما تقدم البروتينات المشفرة داخل هذه المنطقة وظائف جديدة في الكائن المتلقي، إذ يمكن تنفيذ التنبؤ بـ (GIs) في بدائيات النوى بشكل أفضل منه في حقيقيات النوى بسبب تعقيد جينومات حقيقيات النوى، وتم تطوير العديد من الأدوات للتنبؤ بحدوث (GIs) في جينومات بدائية النواة مثل (GIPSy) و(Zisland Explorer) و(IslandViewer 4).
ومن الممارسات الجيدة في توقع المؤشرات الجغرافية دمج نتائج التنبؤ من أدوات مختلفة من خلال مراعاة الأساليب المختلفة التي تنفذها كل أداة لحل المشكلة، وفي البرنامج الأكثر استخدامًا (IslandViewer 4) يمكن تنفيذ التنبؤ بـ (GIs) باستخدام الجينومات المحسوبة مسبقًا الجينومات البكتيرية والأثرية الكاملة من (NCBI)، أو عن طريق تحميل تسلسل الجينوم بتنسيق (EMBL أو GENBANK).
يشتمل هذا البرنامج على أربع طرق تنبؤ عالية الدقة: (IslandPick) و(IslandPath-DIMOB) و (SIGI-HMM) ) وآيلاندر، ويعد تنفيذ أدوات التنبؤ المتعددة أمرًا مهمًا لضمان الحصول على نتائج دقيقة وتقليل الإيجابيات الخاطئة في التنبؤات.
يعد توقع حدود (GI) الدقيقة أمرًا ضروريًا للحصول على مناطق (GI) دقيقة في الجينوم، إذ يمكن تحقيق ذلك باستخدام (IslandPick) عبر نهج الجينوم المقارن إذا كان الجينوم المرجعي متاحًا وبخلاف ذلك، يوصى باستخدام (Islander) لأنه قادر على اكتشاف التكرارات المباشرة التي تحيط بالمنطقة المكتسبة بدقة.
من ناحية أخرى يبدو أن (IslandPath-DIMOB وSIGI-HMM) لديهما دقة أقل عند التنبؤ بحدود (GI) وتميل إلى إرجاع مناطق مجزأة أفقية منقولة ومع ذلك، في حالة العثور على المؤشرات الجغرافية عبر مناهج التحيز للنيوكليوتيدات المستندة إلى الجينات، حيث تُفضل كلتا الأداتين بشكل عام لتوقع المزيد من القطاعات المشتتة التي اكتسبها (HGT).
