جينوم الخلايا حقيقية النواة

تتميز الخلايا بان موادها الوراثية تكون معزولة عن باقي السايتوبلازم بغشاء نووي يحيط بالنواة وتكون المواد الوراثية موزعة على مجموعة من الكروموسومات والتي تكون أعدادها مميزة لنوع الكائن الحي، وتوجد مجموعتين من الكروموسومات غير حلقية اي يكون Diploid ما عدا بعض الاستثناءات الموجودة في بعض الخمائر التي تقضي معظم حياتها وهي فردانية الكروموسومات Haploid ولكنها يمكن ان تحوي على مادة وراثية اضافية وهـــــو البلازميد  2µ m الذي يكون بشكل دائري ويصل حجمه الى 6.3 كيلو قاعدة. اضافة الى ذلك فان معظم الاحياء تحوي على مواد وراثية موجودة في بعض العضيات مثل المايتوكوندريا والبلاستيدات والتي تكون عادة بشكل حلقي ويشابه كروموسوم الخلايا بدائية النواة ولكنها لا تقوم وحدها بالوظائف المنوطة بها وانما هناك بعض الجينات النووية التي تشفر لوظائف هذه العضيات. لذلك يعتقد ان هذه العضيات ما هي الا خلايا بدائية النواة تطفلت داخل الخلايا حقيقية النواة وبمرور الزمن فقدت الكثير من خواصها وأصبحت معتمدة على الخلية المضيفة لها، ومن الميزات الاخرى فان كروموسومات او جينات الخلايا حقيقية النواة تحوي على الانترونات Introns والتي تمثل مناطق غير مشفرة ولكنها يمكن ان تساهم في عمليات تنظيم التعبير الجيني لذلك فعملية الانتساخ لا تنتج mRNA حاويا عـــــــــــــــلى رسائل محددة وانما ينتج مــــــــــــــا يسمى (hn RNA) heterogeneous nuclear RNA الذي يوجد في النواة فقط ثم تجري عليه عملية تعديل Splicing ليكون mRNA الذي يصدر الى السايتوبلازم لغرض ترجمته بعد ازالة الانترونات وربط ما تبقى من التواليات Exons، وتكون نسخ mRNA ثابتة أكثر من mRNA في بدائية النواة التي تكون قصيرة العمر.

وتحوي كروموسومات حقيقيات النواة على تواليات طرفية Telomeres تتقلص تدريجيا مع تقدم الخلايا بالعمر بعد الانقسامات المتكررة، واختفاء هذه التواليات الطرفية لا يلاحظ في الخلايا السرطانية الحاوية على الانزيم Telomerase الذي يحفز بناء التواليات الطرفية وربما يمكن ان تتخذ هدفا لعلاج السرطانات اذ ان تثبيطه يجعل الخلايا السرطانية عرضة للموت بعد انقسامات قليلة وهي تعد من التواليات القصيرة.

ونظرا لكون الكروموسومات مضاعفة في هذه الخلايا وهذا يعني وجود نسختين لكل جين لذا يلاحظ انه من الصعوبة التقصي عن الطفرات, وذلك لان الضرر في احد الجينات يعوض بفعالية الجين المقابل له، كما ان الجينات في الحالات الطبيعية قد لا يمكن التعبير عنها وتسمى بالجينات المتنحية في حين ان الجين الذي يعبر عنه يسمى بالمتغلب، وتستعمل الخمائر في الدراسات وذلك لإمكانية الابقاء عليها بالحالة الفردانية.

وتشترك جينومات حقيقيات النواة مع بدائيات النواة بوجود التواليات القصيرة والتي سميت بداية بـ Microsatellite او Minisatellite وسميت كذلك (Short tandem repeats) STRs وكذلك VNTR للمتغيرة منها وهي توجد بكميات كبيرة ولها علاقة بعمليات التشفير وتوجد في المناطق المجاورة للمناطق المشفرة التي تساهم في تنظيم التعبير الجيني وفعاليات البروتينات او توجد في مراكز الكروموسومات وتساعد في تثبيت تركيبه، وتختلف اعدادها في جينوم الخلية الواحدة وكذلك تختلف من حيث نمط انتشارها. وتكون المناطق المحيطة بتواليات القصيرة عالية التطفير اذ وجد ان SSM تكون مرتبطة بتطور بعض انواع السرطانات، ووجد ان الخلايا السرطانية تحوي على ما يسمى (CA) n SSR في DNA الذي يكون 30% منها متغيرا في حالة السرطان عن الحالة الطبيعية.

وتنتشر التواليات القصيرة في الاحياء المجهرية حقيقية النواة وتكون ضرورية لفعالياتها وتكون في أغلب الأحيان مرتبطة بصفات الضراوة، وقد سجلت في الطفيليات مثل Trichomonas vaginalis و Giardia lamblia وغيرها. وفي الابتدائيات تساهم التواليات في حماية الخلايا امام دفاعات المضيف، اما في الاعفان والخمائر فان هذه التواليات تقوم بعمليات التنظيم كما هو الحال في البكتريا وبالتالي تؤثر على النمط المظهري لها. وتوجد في جينوم الخميرة S. cerevisiae وتكون مهمة بالنسبة لهذه الخميرة في عمليات التصنيع التي تتعرض فيها الخلايا لتغير مستمر في الظروف اثناء التخمر، ولذلك يعتقد ان التواليات القصيرة ساهمت في التطبع المستمر للخميرة وفقا لمتطلبات البيئة.

والخميرة C. albicans تحوي التواليات القصيرة التي تكون متغايرة بين السلالات واكثر مكرراتها هي مكررات الكوانين ومشابهة لما موجود في الإنسان وتشترك في عمليات تنظيم الانتساخ، وكذلك توجد في الخميرة المرضية Cryptococcus neoformans. وتستعمل هذه التواليات في التنميط الجزئي للفطريات، وتكون التواليات المتجاورة والمشتتة غير متشابهة بين السلالات.

المصادر

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