الاقتران Conjunction

طريقة من طرق نقل المعلومات الوراثية داخل الانظمة الحية وتحصل عند تلامس الخلايا الواهبة والخلايا المستلمة وتكوين جسور سايتوبلازمية بينهم ويتم نقل جزء من جينوم الخلايا الواهبة او كله وتتميز الخلايا الواهبة باحتوائها على البلازميدات الاقترانية وتسمى البلازميدات الجنسية ومنها بلازميد الخصوبة F factor او يسمى F plasmid الذي يوجد بكثرة في الخلايا السالبة لصبغة كرام مثل E. coli وتكون الخلايا الواهبة +F اما الخلايا المستلمة -F. وتحوي البلازميدات الاقترانية اضافة الى نقطة تضاعف على عدد من الجينات الاخرى مثل tra وغيرها مثل

1-      جينات لتخليق الشعيرات الجنسية التي تعمل أيضاً كمستلمات لعاثيات خاصة.

2-      جينات تعمل في نقل DNA اثناء التزاوج او الاقتران.

3-      جينات لعملية التداخل مع الخلايا المستلمة.

وجينات تشفر لوظائف اخرى.

وكل خلية واهبة تحوي على 1-3 من الشعيرات الجنسية ترتبط الى بروتين خاص في الأغشية الخارجية للخلايا المستلمة وهو بروتين ناتج من الجين Omp A لبدء عملية التزاوج حيث تتكون الجسور بينها وتنقل شريط مفرد من DNA البلازميد كما موضح في الشكل (1).

وينتقل الشريط من اصل محدد ويستمر بالاتجاه من 5' الى 3'. والشريط المفرد في الخلايا المستلمة يتم تضاعفه لتكوين اشرطة DNA مزدوجة اما الأشرطة المفردة التي بقيت في الخلايا الواهبة فيتم مضاعفتها لتكوين أشرطة DNA مزدوجة أيضاً. و البلازميد المنقول يمكن ان يعمل كعنصر وراثي مستقل ويتضاعف بشكل غير معتمد على كروموسوم الخلية او يندمج مع الكروموسوم، والذي يكون معه جزيئة حلقية كبيرة. ويتم تسهيل عمليات ارتباط البلازميد مع الكروموسوم بوجود تواليات الاقحام IS التي تكون موجودة على الكروموسوم وكذلك على البلازميد ويحصل تأشب متجانس بينها عبر هذه التواليات وتختلف مواقع هذه التواليات في السلالات المختلفة في النوع الواحد كما في حالة E. coli .

والخلايا المستلمة بعد دخول البلازميد إليها تصبح خلايا واهبة ولها القابلية على بدء التزاوج الاقتراني.

شكل 1 : طريقة الاقتران بين الخلايا البكتيرية

ان عمليــــــــــة الاندماج بين الكروموسوم و البلازميد يؤدي الـــــــــــــى تكوين سلالات (High frequency recombination) Hfr والشكل التالي (شكل 2) يوضح هذه السلالات في E. coli.

وعند حصول استئصال غير طبيعي للبلازميد F فانه يكون F' Plasmid الذي يحوي جزءا من كروموسوم الخلية كما موضح في الشكل ويمكن ان تحدث الحالة العكس اذ يمكن ان تبقى بعض الجينات البلازميدية في كروموسوم الخلية كما يحصل مع بلازميد المقاومة R plasmid وينتج R' .

ان سلالات Hfr تستطيع ان تنقل كروموسوم الخلية الى خلايا المستلمة بكفاءة عالية ونقل شريط مفرد من خلايا Hfr  الى خلايا مستلمة يبدأ من منطقة أصل تضاعف البلازميد ويستمر الى النهاية اي يتم نقل جزيئة كبيرة من الحلقة الهجينة المكونة من كروموسوم الخلية والبلازميد وعملية النقل الكاملة تحتاج الى حوالي 100 دقيقة. ومن التحري عن اول الجينات الكروموسومية التي تنقل وقطبية انتقال الكروموسوم يمكن تحديد موقع اندماج البلازميد وترتيبه بالنسبة للكروموسوم.

شكل 2 : تكون سلالات Hfr و F و E. coli

ومن تحليل الارتباط الكمي أمكن وضع الخرائط الكروموسومية الجينية والخرائط الطبيعية التي تستعمل في تحليل العناصر غير الكروموسومية مثل البلازميدات والعاثيات. اهم الطرق المستعملة في ذلك هي عملية الاقتران وذلك لان الخلايا المقترنة يمكن ان تنفصل تلقائيا بعد مدة لذا ينقل جزء من كروموسوم الخلية الواهبة، وفي المدة الأولى يكون من غير المحتمل نقل الجينات بعيدة عن نقطة الاصل، كما ان ايقاف الاقتران يمكن ان يحدث عمليا وذلك برج الخلايا بشدة وبأوقات يتم اختبارها. ومن تحليل صفات الافراد الناتجة وتحديد تعبيرها عن جينات الخلايا الواهبة بالتتابع الزمني يمكن رسم الخرائط الكروموسومية. ويكون من المفيد ان تجرى عملية الاقتران بين سلالات Hfr مع خلايا -F ، لان اقتران +F مع -F ينتقل البلازميد فقط والذي ينتشر في المجموع البكتيري.

ان كل من R' و F' والعاثيات في حالة التنبيغ المتخصص وغيرها من المتضاعفات المهجنة تحمل جزء من كروموسوم الخلية وعند ادخالها تؤدي الى وجود منطقة متضاعفة جزيئا مع كروموسوم الخلية التي يحتاجها فحص التكامل Complement test الذي يستعمل في الكشف عن الطفرات هل هي في جين واحد ام جينات مختلفة.

المصادر

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

مواضيع ذات صلة

الحوامض النوويـــة

تنظيم جينوم الاحيـــاء

التعبير الجيني العام Gene Expression

الانتساخ والترجمـة

جينوم الخلايا بدائية النواة

مشاركة التواليات القصيرة في التطور

البلازميدات

القافزات Transposons

جينوم الخلايا حقيقية النواة

جينومات الفيروسات

تنظيم التعبير الجيني

المنظمات ونقل الاشارات Regulons and signal transduction