مراحل الاستجابة للإجهاد

تحصل الاستجابة على مراحل وتكون عادة مختلفة بين الاحياء وكذلك مختلفة بالنسبة لمسبباتها لذلك سنذكر الخطوط العامة، وتوضح عند كل حالة وكل كائن مجهري. ومن هذه الخطوات :

أولاً استلام الاشارة : او التحسس بالعامل المجهد وتكون عادة عن طريق المستلمات ومنها مستلمات G- protein كاينزات التايروسين Receptor – tyrosine kinase و His - Asp. Phosphorylase sensor وغيرها، اضافة الى ان بعض بروتينات الأغشية الخلوية الأساسية يمكن ان تستعمل في استلام الاشارات.

ثانيا تفعيل انظمة ومسارات نقل الاشارات : وهذه تختلف بين الاحياء والحقيقة ان اكثرها أهمية هو (Mitogen – activated protein kinase) MAP kinase pathway وهو من المسارات المهمة الثابتة تقريبا ويوجد في الاحياء قاطبة. ويقوم بنقل الاشارات من خارج الخلايا الى الداخل ويقوم بنقل الاشارت الهرمونية وعوامل النمو والسايتوكينات في الاحياء الراقية.

ويشارك MAPK في العديد من فعاليات الخلية مثل :

•        نمو الخلايا وتكاثرها.

•        التغيرات الشكلية للأحياء Morphogenesis.

•        الاستجابة للاجهادات التي تتعرض لها الخلايا.

•        يساهم في السيطرة على امراضية الاحياء مثل الخمائر والفطريات.

وتسلسل تفاعلاته وفعاليته موضحة في الشكل (1).

شكل 1 : نظام نقل الاشارات MAPK

والنظام يتكون من ثلاثة صفوف من كايتيزات البروتينات وهي :

I- MAP Kinase

II- MAP Kinase Kinase ( MAPKK) or MEK

III-MAP Kinase Kinase Kinase ( MAPKKK) or MEKK

ويعمل النظام بعملية الفسفرة فالمكون III يفسفر وينشط II على ثمالة السيرين والثريونين الواقعة عند النهاية الامينية للبروتين II . ويقوم المكون الثاني II بفسفرة المركب الأول الذي هو MAPK" على ثمالة الثريونين وبعض الأحيان على السيرين والتي تكون موجودة قرب بعضها ولكنها مفصولة بحامض اميني واحد Thr / Ser - X –Tyr وهذا الموقع موجود في الجزء المسئول عن فعالية MAPK.

ان الفسفرة المزدوجة للثريونين والتايروسين تحفز انتقال بعض MAPK من السايتوبلازم الى النواة وهناك يقوم بفسفرة بروتينات مستهدفة على الحوامض الامينية مثل السيرين ثم الثريونين ثم البرولين. اما الجزء المتبقي من MAPK المفسفرة في السايتوبلازم فأنه يتوسط في التأثير على العمليات التي تلي الترجمة (بعد الاستجابة).

في مكونات النظام مثل MAPKKK يكون طرف البروتين الاميني مسئولا عن عملية التنظيم، اما الطرف الكاربوكسيلي فيكون مسئولا عن الفعالية (اي عملية الفسفرة) والجزء الاميني يقوم بغلق الطرف الكاربوكسيلي عند عدم الحاجة الى فعاليته. وعملية الفسفرة الأولى للمكون MAPKKK تتم بواسطة كاينزات البروتينات او من التداخل مع بروتينات اخرى والذي يكون في معظم الأحيان G- proteins، اما في الحيوانات فتتم بواسطة مستلم كاينز التايروسين او باشتراك الاثنين معا.

وتتداخل المسارات التي يعمل بها KAPK عند نقل الاشارات خاصة في الاحياء حقيقية النواة سواء الراقية او البسيطة مثل خميرة الخبز. وهذا يؤدي الى خلق شبكة معقدة من مسارات نقل الاشارات، ولكن يعتقد ان التخصصية تأتي من الاعتماد على بروتينات اخرى هي بروتينات المنصة Scaffold proteins التي تصطف عليها البروتينات وكذلك بروتينات الارساء Anchor proteins وهذه البروتينات قد تكون بروتينات معدة لغاية او وظيفة معينة او قد تكون جزءا من مكونات سلسلة فعاليات النظام MAPKinase cascades كما ان التخصصية يمكن ان تعتمد على طريقة طوي البروتينات العاملة في المسار.

ثالثاً – تنفيذ الاستجابة : وهي تمثل المراحل الاخيرة من الاستجابة بعد ورود الاشارات الخاصة بها وهذه تختلف باختلاف الاحياء للرد على الاشارة الواحدة وتختلف باختلاف الاشارات الواردة في الكائن الواحد ولكنها تتصف بشكل عام:

•        التعبير عن جينات كامنة او صامتة.

•        زيادة التعبير عن البروتينات الوصيفة لان العديد منها يكون اصلا موجود في الخلايا تحت الظروف الطبيعية.

•        حث بعض البروتينات الكابحة لتعطيل مسارات تصبح الخلايا ليست بحاجة لها تحت ظروف الاجهاد.

•        حث العديد من الاستجابات مثل استجابة الاستغاثة SOS غيرها عند حصول ضرر في المادة الوراثية وحث العديد من انزيمات القطع لغرض تصحيح الضرر في DNA.

ومن وسائل الدفاع تكوين التراكيب متعددة الخلايا مثل كون الخلايا تعيش في اغشية حيوية او جيوب او حبيبات (كما مر ذكره) فان هذه التراكيب تمثل الخط الدفاعي الأول ضد الاجهادات الميكانيكية والفيزياوية والكيمياوية. ومن اهم مكونات الخلية التي تشارك في ايجاد التراكيب المذكورة هي الجدران الخلوية. والخلايا داخل الأغشية الحيوية وغيرها من التراكيب تكون أكثر مقاومة تجاه الاجهادات مختلفة مقارنة بالخلايا المفردة، والمواد التي تتكون منها التجمعات توفر الحماية والعزل دون التأثير على نقل المواد الى الخلايا او خروج المتايضات منها ويعتقد ان هذه التراكيب نشأت من التغييرات المستمرة للحرارة او الارقام الهيدروجينية او ظروف اخرى تحدث في النظام البيئي الذي تعيش فيه الخلايا التي كونتها.

المصادر

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