جينوم الخلايا بدائية النواة

يتكون جينوم الخلايا بدائية النوام من كروموسوم حلقي واحد يحوي على حوالي 580 – 4600 كيلو قاعدة وأوزانها تتراوح من 0.4 × ⁹10 – 8.6 × ⁹10 دالتون. وفي بعض الاحياء يكون فيها الكروموسوم صغيرا جدا كما في الاحياء المتطفلة مثل Mycoplasma او الاحياء البحرية، ولكنها قد تكون كبيرة في بعض الاحياء التي تظهر نوعا من التمايز والتخصص مثل Myxococcus لذا فان كمية DNA قد تحدد الكمية العظمى للمعلومات التي يمكن ان تشفر لها. وتحتوي بعض البكتريا على كروموسوم غير حلقي كما في البكتريا الموجبة لصبغة كرام Borrelia وبعض انواع Streptomyces، وبعض الاجناس تحوي على كروموسوم حلقي واخر غير حلقي كما في البكتريا Agrobacterium tumfaciens.

ويشكل كروموسوم Escherichia coli (النموذج الدراسي) حوالي 2- 3% من وزن الخلية الجاف ويصل حجمه الى 4500 كيلو قادة وبوزن 3 × ⁹10 دالتون وهو كافي للتشفير لعدة آلاف من السلاسل البيتيدية بوزن يتراوح 40 كيلو دالتون. ويصل طول جينوم E. Coli الى 1.35 ملمتر وبهذا فهو اطول من الخلية بعدة مئات من المرات لذلك يلتف بشكل كبير ويعبأ في Nucleoid. ويلاحظ في E. coli ان الوقت اللازم لتضاعف كروموسوماتها يصل الى 40 دقيقة والذي يعادل ضعف الوقت اللازم لتضاعفها، وذلك لان تضاعف DNA يبدأ دورات تضاعف عدة مرات اثناء انقسام الخلية وبذا تظهر الخلايا سريعة الانقسام وكأنها حاوية على 4-8 كروموسومات عند الانقسام، وقد يبدأ الكروموسوم بالتضاعف في أكثر من نقطة في الخلايا سريعة النمو وبما ان معظم الخلايا بدائية النواة هي احادية الكروموسومات اي فردانية Haploid لذلك توجد عادة نسخة واحدة من كل جين.

والبلازميدات لها مناطق بدء تضاعف لذلك تتضاعف بشكل مستقل. والجينات المسئولة عن الوظائف الأساسية محمولة  على الكروموسوم وان كانت هناك بعض الاستثناءات مثل بكتريا حامض اللاكتيك التي تحمل اهم صفاتها الوظيفية مثل جينات تخمير اللاكتوز وتحليل البروتينات على البلازميدات. اما الصفات الثانوية في معظم الانواع فتكون بلازميدية.

وبعض الاحياء المرضية التي تغزو الاحياء الراقية تحوي على جينات تحدد الامراضية التي تتجمع في مجاميع او عناقيد يطلق عليها جزر الامراضية Pathogenicity islands ومن الجينات التي تحويها هذه الجزر جينات خاصة بالغزو وانتاج السموم الخارجية وكذلك اللاصقات.

وتحوي جينومات بدائية النـــــــــــــــــــــواة علــــــــــــــــــــــى عدد كبير من التواليت القصيرة (Short sequence repeats) SSR التي توجد خارج المناطق المشفرة للجينات عادة وتتكون هذه التواليات القصيرة من مكررت الادنين او الكوانين او السايتوزين او الثايمين، وقد تكون المكررات متجانسة اي تتكون من القاعدة النتروجينية نفسها او تكون متباينة، كما انها قد تكون قصيرة او طويلة. ويعتقد ان التغاير الحاصل (Variable number of tandem repeats) VNTR ناتجا مــــــــــــــــن اخطاء في مسارات تصحيح DNA فـــــــــــــــــــي حصول (Slipped – strand mispairing) SSM والذي يحدث بشكل مرافق لمسارات التصحيح غير الكفوءة.

والمكررات في بدائية النواة تكون قصيرة في الاغلب 1-6 نيوكليوتيدات ولكن في بعض الأحيان تكون طويلة لتصل الى 15 نيوكليوتيد او 200 زوج من القواعد. والأنواع المنتشرة في الجينيوم أكثر من المتجاورة، وتشترك في تنظيم فعالية البروتينات ويمكن ان تشارك في تحديد توالي الحوامض الامينية خاصة في البروتينات التي تستعرض الأغشية. وتوجد التواليات في الاحياء سواء ذات الأهمية الطبية او البيئية.

ومن المكررات التي درست (Enterobacterial repetitive intergenic consensus) ERIC و (Repetitive extragenic palindrome) REP وكذلك التواليات التي تكثر في المنطقة الحاوية على جينات tRNA. وبالرغم من ان وظائف هذه التواليات غير معروفة تماماً للعديد منها الا ان شيوعها يشير الى أهميتها في حياة الميكروبات، فهي تساعد على التطبع البيئي للأحياء نظراً لحصول التغيرات فيها. وقد وجد ان التواليات القصيرة تنظم التعبير الجيني في حين ان الطويلة قد تمتلك وظائف اخرى مثل تأثيرها على البروتينات المرتبطة بالغشاء الخلوي. كما ان تحليل مكوناتها في العزلات السريرية يمكن ان يساعد في التكهن بمدى خطورة الاصابة على المريض.

المصادر

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