المسارات الايضية للبكتريا المقاومة للإشعاع

دراسة فسلجه البكتريا وتحليل جينومها يشير الى وجود مجاميع مثالية من البروتينات والمسارات الحيوية للحفاظ على الوظائف الأساسية وتنظيمها وهي مشابه لما موجود في E. coli ولكن أقل تنوعا. فهناك مسارات لهدم الكاربوهيدرات للحصول على الطاقة، اضافة الى وجود مسارات لتخليق الحوامض النووية وأولياتها وكذلك مسارات لتخليق الحوامض الامينية والفيتامينات والحوامض الدهنية والمكافئات المختزلة ومكونات السلاسل التنفسية من الانزيمات و  السايتوكرومات.

انتاج الطاقة

تمتاز البكتريا عن البكتريا الاخرى حرة المعيشة انها تستخدم نظام V- type ATPase لتخليق  ATP وهذا النوع موجود في الفجوات في حين ان معظم البكتريا تحوي على النظام F₀F₁ – type لدفع البروتينات عبر الأغشية، والنوع V-type ATPase يوجد بشكل اساسي في الخلايا حقيقيات النواة والاركيا، وفي الاركيا يحوي على 8 جينات لتخليق وحدات النظام. ويوجد النوع V في بعض البكتريا التي يعتقد انه وصل إليها بالنقل الافقي للجينات ونقل كوحدة متكاملة، ولكن الموجود في D. radiodurans يفتقر الى بعض الوحدات الموجودة في النظام المثالي فهو ينقصه Cyt. bd quinol oxidase complex وفقدان هذا المكون يحصل في البكتريا الاخرى التي تنمو تحت تهوية قليلة ولكن D. radiodurans من الهوائيات المجبرة، وتحت الظروف اللاهوائية تختزل مركبات الحديديك التي تكون مرافقة لأكسدة اللاكتات لانتاج الخلات وثنائي اوكسيد الكاربون.

وتحوي البكتريا على مضخات منها Na⁺ / H⁺ وهو نظام متعدد الوحدات الفرعية يقوم بالنقل المتعاكس لبروتونات وايونات الصوديوم والنظام مميز للأحياء التي تنمو تحت الظروف القلوية، ويوجد في بعض الاحياء المحبة للحرارة وبعض سلالات B. subtilis ولكنه يوجد  في E. coli أو مجموعة بكتريا السل.

ايض الكاربوهيدرات

 توجد مسارات عدة لأيض الكاربوهيدرات في البكتريا، وتواليات قواعدها النتروجينية تشير الى احتوائها على مسار تحلل السكر Glycolysis وكذلك Gluconeogenesis pentose phosphate shunt ودورة TCA ولكنها تفتقد بعض الجينات غير الضرورية كما هو الحال مع بكتريا اخرى. وضمن دورة تحلل السكر او ما يسمى مسار ابمدن – مايرهوف EMP تظهر البكتريا خلافا مع البكتريا الاخرى اذ ينقصها الانزيم الرئيس في المسار وهو 2- keto -3- deoxy 6 – phosphogluconate aldolase ومثل هذا الفقد موجود في الاركيا والبكتريا تعوض الالدوليز بإنزيم آخر. اما مسار Glycoxalate فيوجد في البكتريا كما هو الحال مع بكتريا اخرى مثل E. coli وبكتريا السل Mb. Tuberculosis وبما ان البكتريا متباينة التغذية فهي تحوي على انزيمات تستعمل في ايض الكاربوهيدرات المعقدة مثل Glycogen - debranching والذي يعتقد انه انتقل إليها افقيا من خلال حقيقية النواة، وتحوي البكتريا على عدد من الانزيمات اللازمة للنقل والتعامل مع عدة سكريات اخرى مما يشير الى سعة قابليتها في استخدام عددا من السكريات كمصدر للكاربون والطاقة.

ايض الحوامض الأمينية والنيوكلوتيدات

البكتريا لا تستطيع استعمال الامونيا ذات النتروجين المختزل مصدرا للنتروجين بغض النظر عن وجود الانزيمات الأساسية لاستهلاك الامونيا. ولكنها تستخدم الحوامض الامينية الحاوية على الكبريت مثل السستئين والميثايونين لأنها لا تملك مسارات لتخليقها، ولكن عند تزويدها بحوامض امينية اخرى فهي تستطيع ان تحولها الى سستئين وميثايونين، والبكتريا لا تحتاج الى اللايسين ولا تمتلك مسار لتخليقه. اما باقي الحوامض الامينية فهي تملك مسارات لتخليقها وان كانت جيناتها غير كاملة ولكن يمكن ان تعوض بأنزيمات اخرى مثل ذاك الخاص بأيض الارجينين والذي قد يكون مجموعة Thermus – Deinococcus اكتسبته من الاركيا.

ايض الدهون ومكونات الجدار الخلوي

البكتريا ينقصها الجين الذي يشفر للأنزيم Phosphatidylglycerophosphate synthetase الموجود في معظم البكتريا الاخرى. اما باقي الجينات العاملة في ايض الدهون فتحويها البكتريا.

وجدارها الخلوي وكما ذكر انفا يكون غير طبيعيا وتحوي الخلايا على مسار ايض الاورنثين الذي يدخل في تركيبة الجدار والبكتريا لا تحوي على الانزيمات الرئيسة لتخليق Diaminopimelic acid.

الاحتياجات الاخرى

تستطيع البكتريا تخليق معظم المرافقات الانزيمية Coenzymes ما عدا حامض النيكوتينيك، وكذلك تفتقد الانزيمات التي تخلق NAD وهذا مغاير لما موجود في البكتريا حرة المعيشة التي تمتلك هذه القابلية. وبالرغم من فقدانها لبعض المرافقات الانزيمية الا انها تستطيع تخليق مشابهات لها.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .

مواضيع ذات صلة

أمثلة على الاحياء المهندسة وراثيا المستعملة

عدم كفاءة الاحياء المهندسة وراثيا

اطلاق الاحياء المهندسة وراثيا الى البيئة

بكتريا Deinococcus geothermalis

مظاهر خاصة بالبكتريا المقاومة للإشعاع

مسارات نقل الاشارات للبكتيريا المقاومة للإشعاع

استجابة البكتيريا المقامة للإشعاع للاجهادات

أنظمة ومسارات اصلاح DNA للبكتيريا المقاومة للإشعاع

تركيب الجينوم للبكتيريا المقاومة للإشعاع

انظمة الترجمة والتضاعف للبكتيريا المقامة للإشعاع

التلوث الاشعاعي

الترشيح الحيوي لمعالجة الهايدروكاربونات المتطايرة