العاثيات البكتيرية Bacteriophages

وهي عوامل تصيب البكتريا وتتضاعف كطفيليات مجبرة داخل الخلايا، وتكون هذه الجزيئات خاملة من النواحي الايضية خارج الخلايا. وتعد احد أحجار الاساس في الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية، وهي من الوسائل الفعالة في دراسة الفيروسات على كافة المستويات.

تتكون العاثيات من غلاف بروتيني يحوي في داخله حوامض نووية RNA او DNA. ويتراوح جينوم العاثي من 2- 200 كيلو قاعدة وتكون الجينومات من اشرطة مفردة او مزدوجة وجينيوم العاثي يشفر للوظائف التي يحتاجها العاثي للتضاعف داخل الخلية البكتيرية وهو مثل البلازميدات ولكنه يشفر لبروتينات الغلاف الفيروسي وبروتينات اخرى غير تركيبية لأزمة لغرض تجمع جزيئات العاثي.

وتتخذ العاثيات اشكالا مختلفة مثل Polyhedral او الشكل الخيطي او الأشكال اخرى معقدة. والمعقدة منها تحوي على الرأس مع ذنب وبعض الأحيان توجد زوائد تدعى صفائح او الياف الذنب. وتصنيف العاثيات الى مجموعتين رئيسة وهي الضاربة Virulent والمعتدلة Temperate والضارية تدمر الخلايا المضيفة، واصابة الخلايا بالعاثيات المعتدلة يؤدي الى حالتين

1. النمو المؤدي الى التحلل Lytic growth.
2. حدوث الاستذابة Lysogeny.

في حالة النمو الذي يؤدي الى تحلل الخلايا يكاد يكون متشابها العاثيات الضارية والمعتدلة، وفي النهاية يؤدي الى تكوين جزيئات العاثي وموت الخلايا المضيفة.

الاستذابة

حالة خاصة من الاصابة الفيروسية الكامنة وفيها يتضاعف العاثي كعاثي اولي Prophage وفي أغلب البكتيرية المستذابة Lysogenic bacteria فان الجينات المسئولة عن تحليل الخلايا لا يتم التعبير عنها، وتكون الخلايا المستذابة ذات مناعة للإصابة بالفيروس نفسه عندما تكون حاوية عن العاثي الاولي داخلها. والحالة الفيزيائية للعاثي الاولي لا تكون متماثلة لكلي العاثيات فمثل العاثي Phage 1 الذي يصيب البكتريا E.coli يندمج مع كروموسوم الخلية عند مواقع خاصة ويتضاعف معه بينما العاثي الاولي Prophage P1 الذي يصيب البكتريا نفسها يتضاعف كبلازميد Extrachromosomal plasmid .

وعلى العموم ان العاثيات الحالة التي تحلل الخلايا بشكل تلقائيا ولكن تبقى بعض الخلايا في حالة استذابة. وتحث العاثيات المستذابة في الخلايا بشكل متزامن عند معاملة الخلايا بعوامل تؤدي الى ضرر في DNA مثل الاشعة فوق البنفسجية اوC   Mitomycin. وفقدان الخلايا المستذابة للعاثي يعود بها الى حالة عدم الاستذابة وتصبح حساسة للإصابة بالعاثي الذي كان في داخلها كعاثي اولي.

ومن الجدير بالذكر ان العاثيات يمكن ان تمتلك جينات ليس لها علاقة بتحليل الخلايا و استذابتها، والتعبير عن هذه الجينات يسمى تحول العاثي Phage conversion او تحول الاستذابة، ومن هذه الحالات والتي تعد مهمة من الناحية الطبية او من عوامل الضراوة ما يحدث في انتاج سم الخناق في البكتريا Corynebacterium diphtheriae، وانتاج سم Botulinum في البكتريا Clostridium botulinum، وانتاج سموم الشيكا Shiga – toxins في E.coli وغيرها من الحالات. وفي كل هذه الحالات فان الجين المسئول عن التشفير للسم البكتيري هو موجود في جينوم عاثي معتدل، اضافة الى ذلك فان تخصص المستضدات الجسمية O antigens في بكتريا Salmonella يسيطر عليها بواسطة تحول العاثي.

وتفيد العاثيات البكتيرية أيضاً في عمليات التصنيف بواسطة التنميط بالعاثي Phage typing اذ تفحص حساسية الخلايا للإصابة بالعاثيات للحصول على المعلومات حول العلاقة بين العزلات السريرية والتي تكون مهمة في الدراسة الوبائية.

وعند اصابة الخلايا فان نمط الاصابة يكون بنمط خاص كما موضع في الشكل (1)

شكل1 : المراحل الاساسية لدورة الفيروسات

تكاثر العاثيات :

بعد اضافة العاثيات الى الخلايا الحساسة، تبدأ الاصابة بعملية الامتزاز الى مستلمات خاصة سطوح الخلايا، وتبقى القفيصة او الغلاف البروتيني على سطح ويحقن الحامض النووي (RNA او DNA) بعملية الاختراق يلي ذلك طور الكمون Eclipsed period (شكل 1) وفي هذه المرحلة يحصل اضطراب في جزيئات الفيروس وتفقد امكانية قياس قابليتها على الاصابة، وطول هذه الطور يعتمد على كل من الفيروس والخلية المضيفة (وهذا يحدث مع الفيروسات الاخرى وليس العاثيات). وفي الحقيقة تحدث فعاليات تخليقة مكثفة، اذ يحصل فيها اعادة توجيه الفعاليات الحيوية لتلائم متطلبات الفيروس الغازي، لانتاج نسخ من جينومات الفيروس وكذلك انتاج بروتيناته. وفي أكثر العاثيات يتم تجميع الحوامض النووية والبروتينات في السايتوبلازم وتنطلق العاثيات الكاملة الجديدة بعد تحلل الخلايا.

اما في العاثيات الخيطية فان مكونات العاثي تتجمع عند غلاف الخلية وتنطلق دون ان تقتل الخلايا. ينتهي طور الكمون عندما تظهر الجزيئات العاثي في الخلية اما طور Latent period فهو يمثل المدة من الاصابة الى حين ظهور العاثيات خارج الخلايا.

اما طور الارتفاع Rise period فهو يمثل المدة من نهاية طور الكمون الى حين تصبح كل العاثيات خارج الخلايا والتي يمكن ان تتم عندما تصل الخلايا حجم الانفجار Burst size والأخير يمثل معدل عدد جزيئات العاثي التي تنتج من كل خلية مصابة، وتكون خاصة لكل عاثي وعادة تكون بين 50 – عدة مئات.

المصادر

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