البلازميدات

تمثل الجزء الاخر من جينوم الخلايا خاصة بدائية النواة وهي عناصر وراثية لا كروموسوميه، وتعد من المتضاعفات لامتلاكها نقطة اصل التضاعف، وتتضاعف بشكل مستقل عن كروموسوم الخلية. وتكون البلازميدات عادة اصغر من كروموسوم الخلية وتصل حجومها من 5 الى عدة مئات (كيلو قاعدة) ولكن توجد بعض البلازميدات الكبيرة التي يصل حجمها الى 2 ميكا قاعدة. أكثر البلازميدات تكون حلقية تلتف أشرطتها المزدوجة بشكل كبير, ولكن توجد بعض البلازميدات غير حلقية.

البلازميدات تحوي على الجينات المسئولة عن تضاعفها وانتقالها وكذلك اكتسابها للـ DNA الغريب واعادة ترتيبه، ويلاحظ ان البلازميدات يمكن ان تحوي جينات متباعدة الاصل (Chimeric) التي يمكن ان تتجمع وتنتشر في المجموع البكتيري كما في انتقال المقاومة للأدوية والمضادات الحيوية.

تصنف البلازميدات اعتمادا على ظاهرة التوافقية Compatibility الى مجاميع، البلازميدات المتشابهة او ذات العلاقة الكبيرة تظهر بينها ظاهرة عدم التوافق وتسمى مجاميع غير متوافقة Incompatible groups وهي لا تستطيع البقاء في الخلية المضيفة نفسها لمدة طويلة، اما المجاميع المتوافقة فهي البلازميدات بعيدة العلاقة ويمكن ان تستمر بالبقاء في الخلية المضيفة بشكل ثابت. وتصنف البلازميدات أيضاً على أساس تحديد توالي القواعد النتروجينية في مادتها الوراثية.

ونظرا لامتلاكها نقطة اصل تضاعف خاصة بها فان ذلك يؤثر على عدد نسخها Copy number اي عدد جزيئات البلازميد بالنسبة لكروموسوم الخلية. ويلاحظ ان البلازميدات الكبيرة التي تصل حجومها الى أكثر من 40 كيلو قاعدة والتي تكون عادة اقترانيه Conjugative plasmids تكون أعداد قليلة يتراوح بين 1 الى عدة بلازميدات / كروموسوم الخلية وتكون تحت سيطرة صارمة، كما ان بعض الظروف يمكن ان تزيد من الاعداد فعند احتواء الخلايا على البلازميدات col EI و pMBI يمكن ان تزداد أعدادها عند وجود الكلورومفينكول الذي يوقف عمليات تخليق البروتينات ويمنع تضاعف الكروموسوم البكتيري. اما البلازميدات الاصغر منها مثل بحجم 7.5 كيلو قاعدة وتكون عادة غير اقترانية فتصل اعداد نسخها قيمة عالية مثل وجود 10 – 20 او أكثر بلازميد / كروموسوم خلوي اي تحت سيطرة غير صارمة او متراخية. هذه الأعداد تعتمد على الخلايا المضيفة لإنجاز بعض الوظائف التي تحتاجها البلازميدات مثل تضاعفها وتوزيعها على الخلايا الجديدة بعد الانقسام.

بعض البلازميدات تكون متعددة المضايف Broad host range وبذا تكون لها القابلية على نقل المعلومات الوراثية الى عدد مختلف من الأنواع. تؤدي البلازميدات عددا من الوظائف التي تساعد الخلايا، منها المساعد في تبادل المعلومات الوراثية بواسطة عملية الاقتران وان كانت غير شائعة، فعلى ضوء هذه الوظيفة تقسم البلازميدات الى :

1-      بلازميدات اقترانية وهي التي تملك المعلومات الوراثية المسئولة عن عمليات انتقالها وتنقل من الخلايا المعطية او الواهبة الى الخلايا المستلمة ومثل هذه تسمى بلازميدات الخصوبة (F factor) Fertility plasmids .

2-      بلازميدات غير اقترانية وهي التي لا تستطيع الانتقال من خلية الى اخرى وانما تكون عملية نقلها مرافقة لانتقال البلازميدات الاقترانية.

وتستطيع البلازميدات الاقترانية ان تنقل قطع او كل الكروموسوم الخلوي . وتكون للبلازميدات أهمية من الناحية الطبية على وجه الخصوص اضافة الى أهميتها في الجوانب البيئية او غيرها، ففي المجال الطبي تكون مسئولة عن انتشار المقاومة للمضادات الحيوية والتي تكون محمولة بشكل أساسي على (R factor) R plasmid كما ان البعض منها يكون مسئولاً عن انتاج السموم في العديد من البكتريا ومنها مثلا انتاج السم المعوي الثابت بالحرارة من قبل E.coli او السم التشقيري Exfoliative toxin في بكتريا Staph. aureus وسموم الكزاز Tetanus toxin من البكتريا CI. Tetani وكذلك تحمل البلازميدات جينات مسئولة عن تفكيك بعض المواد المعقدة وتحمل المعادن الثقيلة. وتكون البلازميدات الطبيعية غير ثابتة تماماً وانما تتعرض للتطور والتغاير اعتمادا على الظروف البيئية. فهي تحوي العديد من التواليات القصيرة SSR تدعى Iterons، والتي توجد بعدة نسخ في منطقة اصل تضاعف البلازميد وترتبط خاصة الى بروتين البدء RepA لتبدأ تكوين معقد البدء وعندما يحصل تشبع بين هذه التواليات والبروتين تبدأ عملية التضاعف.

كما ان التواليات البلازميدية يمكن ان تزيد من ضراوة الخلايا فمثلا التواليات الموجودة على البلازميد pAMαl المسئول عن مقاومة المضاد الحيوي التتراسايكلين وعند حضن الخلايا الحاوية عليه مثل Ent. Faecalis لمدة طويلة بوجود تراكيز اقل من المميتة من التتراسايكلين يؤدي الى زيادة نسخ هذه التواليات ولذلك فالخلايا الحاوية على محددات المقاومة الضخمة تزداد مقاومتها للتراسايكلين. وتستعمل البكتريا المذكورة التواليات القصيرة الموجودة في البلازميد في عمليات تغيير الطور، فتوجد على البلازميد المذكور منطقة توالي مكونة من 12 و 13 قاعدة تفصل بينهم 87 قاعدة تساعد في تغيير طور الخلية، والذي يحصل نتيجة لتغير التواليات استجابة لعوامل خارجية مثل الفرمونات التي تنتج قبل عملية الاقتران.

وعليه فان وجود التواليات القصيرة يؤثر على عمليات انتقال البلازميدات وكذلك تضاعفها في الخلايا وذلك لان هناك بروتينات خاصة ترتبط بالـ Iterons او الجينات العاملة ضمن الاستجابة للفرمونات والتي تلعب دورا مهما في عمليات التنظيم. فوجود هذه التواليات قرب مناطق تضاعف البلازميدات ربما يكون هو المسئول عن زيادة المضايف التي يدخلها البلازميد وكذلك السيطرة على عدد النسخ في الخلايا.

اضافة الى ما ذكر اعلاه فان بعض البلازميدات يمكن ان تكون مسئولة عن وظائف اساسية في الخلايا كما يحصل في بكتريا حامض اللاكتيك فمعظم وظائفها المهمة هي بلازميدية، والافتراض ان البلازميدات تشفر لوظائف ثانوية او مساعدة لا يكون مطلقا.

وتحوي الخلايا على العديد من البلازميدات الخفية او الصامتة Cryptic plasmids وهي التي ليس لها تأثيرات على النمط المظهري للخلايا وتكون هذه مهمة جدا في مجال الهندسة الوراثية ويمكن تحضير بعض البلازميدات الهجينة منها تحوي على منطقتين لبدء التضاعف. كما ان تحديد النسق البلازميدي Plasmid profile هو الذي يكشف عن وجود مثل هذه البلازميدات لذلك فان تحديده ضروريا لاغراض كثيرة منها تحديد علاقة العزلات السريرية في الدراسات الوبائية.

المصادر

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