شكل يبين حجم البلازميد مقارنة بالكروموسوم
شكل يبين اختلاف احجام البلازميدات وانواعها داخل الخلية البكتيرية وحجم البلازميد مقارنة بالكروموسوم
شكل يوضح الاختلافات الجوهرية بين الجدار الخلوي البكتيري للخلية السالبة (يمين) والخلية البكتيرية الموجبة لجرام (يسار)
شكل يوضح اسخدام البلازميدات كنواقل “Vectors” في نقل الجينات من وإلى الكائنات الحية
صورة تظهر الاقتران أو التزاوج الجنسي في خلايا من E.coli هو نقل د ن أ من خلية بكتيرية معطية / مذكرة/ F+ (العليا) إلى أخرى مستقبلة/مؤنثة/ F- (السفلى) من خلال أنبوب يطلق عليه البيلي الخصوبة sex pilus يصل بين الخليتين، وهو نوع من أنواع البيلي خاص بأتصال خلية بأخرى.
اهتم الباحثون في بناء البلازميدات اللازمة لعملية التحول الوراثي في القمح السداسي المصري والمحتوية على أحد جينات تَحمُل الإجهاد البيئي وجين المقاومة لأحد مبيدات الحشائش.
كما تم انتاج نباتات من الموز معدلة وراثياً مقاومة لفيروس الـBBTV والذي يسبب مرض تورد القمة في الموز. وفيروس الموزيك في الموز(Banana–CMV) والذى يسبب مرض الموزيك فى الموز (BMD).
مرض تورد القمة في الموز
ومقاومة تلك الفيروسات سواء كان باستخدام المبيدات لمقاومة الناقل الحشرى أو استخدام تقنية زراعة الأنسجة لإنتاج نباتات خالية من الفيروس لم تؤدى الى تحقيق النتائج المرجوة، لذا قام الباحثون بأنتاج نباتات موز معدلة وراثيا تحتوى على جين الغلاف البروتينى للفيروسات السابقة، حيث تم جمع عينات من نباتات موز بها أعراض الاصابة بأمراض تورد القمة والموزيك، ثم التأكد من وجود تلك الفيروسات باستخدام سيرم مضاد متخصص لهما باستخدام تقنية إليزاELISA ، من خلال الخطوات التالية:
· تم عزل جينات الغلاف البروتينى لكلا الفيروسين (BBTV & Banana-CMV) وذلك باستخدام إحدى تقنيات البيولوجيا الجزيئية وهى PCR و RT-PCR.
· تم كلونة الجينات موضع الدراسة على حده في إحدى البلازميدات- وإدخالها في بكتريا القولون المعروفة باسم E. coli، ثم عزل الحمض النووى للبلازميدات ودراسة التتابع النيوكليوتيدى لتلك الجينات.
· بعد التأكد من التعبير الجينى فى البكتيرة، تم عمل كلونة باستخدام ناقل التعبير النباتى حتى تكون الجينات قادرة على التعبير عن نفسها داخل خلايا نباتات الموز.
ومن خلال اتباع عدة مراحل للتأكد من نجاح انتاج نباتات معدلة وراثيا كما يلي:
- تأسيس نظام التحول الوراثى
- إدخال الجينات وأقلمتها تحت ظروف الصوب
- الكشف عن الجينات فى نباتات الموز المعدلة وراثيا
- تقييم النباتات المعدلة وراثيا تحت الظروف الحقلية
ولأن الحمص والعدس يعتبران من المحاصيل المهمة على مستوى العالم كمصدر غذائي وبخاصة في الدول النامية ويعود ذلك الى محتواها العالي من البروتينات النباتية وتشكل الأعشاب الضارة إحدى أهم الإجهادات الإحيائية التي يمكن أن تهدد زراعة هذه المحاصيل في حال عدم مكافحتها أو إدارتها بشكل جيد ويعود ذلك الى القدرة التنافسية الضعيفة لكل من الحمص والعدس مع الأعشاب كما أن هناك عدداً محدوداً من مبيدات الأعشاب التي يمكن استخدامها على هذه المحاصيل مع الأخذ بعين الاعتبار التأثيرات السامة لأثرها المتبقي. فقد دعت الحاجة لإنتاج نباتات بقولية معدلة وراثياً مقاومة لمبيد الأعشاب، حيث لم ينجحوا مربي النبات في تطوير نباتات متحملة لمبيدات الأعشاب من خلال التربية التقليدية، لهذا تم تطوير تقنيات مناسبة للتحوير الوراثي لكل من الحمص والعدس بواسطة الخلايا البكتيرية وما تملكة من نوعين من البلازميدات، ومن ثم إنتاج نباتات مقاومة لمبيد الأعشاب.
استغلال الإنسان للبلازميدات في حمايته من الأمراض
عرفت النباتات منذ الأزل بأنها مصادر جيدة للأدوية الطبيعية، ولقد استغل الإنسان الهندسة الوراثية واقحم فيها البلازميدات البكتيرية في تحويل النباتات لانتاج كل ما يرغبة ويريده ويحميه، فقد طَوع الانسان بلازميدات البكتيرية لحمايتة من الامراض من خلال تقنية نوجزها فيما يلي:
- الحصول على جين المرغوب فيه ودمجه في DNA بلازميد، ومن ثم ادخال هذا البلازميد في البكتيرة الزراعية Agrobacterium tumefaciens وبدورها عندما تصيب البكتيرة خلايا نباتية "تلك المراد نقل الصفة المرغوبة إليها"، فإن البكيرة تحقن البلازميد داخل الخلية النباتية، وهو بدوره أي DNA البلازميد يندمج مع DNA نواة الخليه النباتية ويصبح جزء منها، وبالتالي تتحور الخلية النباتية لتعبر عن ما تحمله من صفات وراثيه أُقحمت بداخل كروموسوماتها فيحدث التحور الوراثي.
إن البلازميد المسؤول عن احداث الورمTi plasmid (tumor-inducing plasmid) في البكتيرة Agrobacterium tumefaciens امكن استخدامه في ادخال جينات "اجنبية" ومن ثم نقلها داخل الخلية النباتية، فعند اصابة البكتيرة للنبات فإن منطقة في Ti plasmid تسمى T-DNA تؤخذ بواسطة الخلية النباتية وتندمج في الكروموسومات الخلية النباتية بما تحمله من جينات "اجنبية" ذات الصفات المرغوب نقلها للنبات، وعليه ينتج خلية نباتية محولة وراثيا Transformed cell، تنمى على بيئة لاكثار الخلايا المحولة وراثيا، لينتج في النهاية نبات كامل محول وراثيا.
رسم تخطيطي يوضح طريقة اصابة البكتيرة Agrobacterium للخلية النباتية، وانتقال البلازميد وما يحملة من صفات القدرة على احداث الورم و صفات اخرى تم دمجها مع البلازميد
رسم تخطيطي يبين خطوات التحور الوراثي للنبات باستخدام البلازميد المسؤول عن احداث الورمTi plasmid (tumor-inducing plasmid) في البكتيرة Agrobacterium tumefaciens
ولما عُرف عن النباتات منذ عدة قرون بأنها مصادر جيدة للأدوية الطبيعية، فقد استغل الإنسان الهندسة الوراثية واقحم فيها البلازميدات البكتيرية في تحويل وتحوير النباتات لانتاج اللقاحات للتحصين ضد الامراض، فقد تم انتاج درنات بطاطس محورة وراثيا وتحمل مسبب المرضي للكوليرا، واثبتت فاعليتها لتحصين الفئران. حيث ان سم الكوليرا الموجود في بكتيرة Vibrio cholera يحتوى على جزء وحدة غير سامة cholera toxin B subunit (CTB) والذي بدوره يساعد على الارتباط بخلايا المعدة ، بالاضافة غلى انه يعتبر وسيله مناعية لانه ينشط الاستجابة المناعية للاجسام المضادة، وعليه تم ادخال جين (CTB) في خلايا البطاطس، من خلال ادخال الجين في بلازميد ومن ثم ادخاله في البكتيرة Agrobacterium tumefaciens وانتاج بطاطس محورة وراثيا، غُذيت عليها فئران، مما ادى إلى انتاج اجسام مضادة متخصصة للمسبب المرضي للكوليرا. وعندما أخذ المصل المضاد من الفئران وحُقن في جسم قرد (لتشابه خلايا القرد مع خلايا الانسان) أدى إلى تحصينه من الاصابة بالكوليرا، وبعكس القرود التى لم يتم تحصينها بالمصل المضاد.
وبواسطة البلازميدات تمكن العلماء من استنسال فيروس الانفلونزا الاسبانية التي قتلت نحو 50 مليون شخص في العالم سنة 1918 وذلك في أول انجاز من نوعه ضد فيروس معد يسبب جائحة تاريخية اجتاحت العالم. ولعل قيام العلماء بمثل هذا العمل قد يساعدهم في فهم خطر وباء عالمي مستقبلاً فهماً أفضل وتحضير الدفاعات ضده، حيث أن الفيروسات تتغاير بسرعة، ولقد صنع الفيروس الجديد من نقطة الصفر إلا أنه بني على خريطة جينية جيء بها من آلاسكا وذلك عن طريق ترتيب معلومات خريطة وراثية من جثة امرأة توفيت مأثرة بالانفلونزا ودفنت في طبقة الأرض المتجمدة في آلاسكا سنة 1918، وقد استخدم الباحثون تقنية تسمى (الوراثيات المعكوسة) لاستعمال الشيفرة الوراثية لاستنسال خيوط مجهرية شبيهة من الجينات تسمى بلازميدات، حيث حقنت البلازميدات في خلايا كلى بشرية في آخر خطوة لانتاج الفيروس.
وقد وجد أن تركيب الفيروس لا يستغرق أكثر من يومين بعد حقن البلازميدات في الخلية.
وقد تم تخليق عشر قوارير من الفيروس يحتوي كل منها حوالي عشرة ملايين من الجزيئات الفيروسية المعدية. كما تم صنع فيروسات أخرى من أجل تلبية احتياجات الباحثين في المستقبل.
في سياق المحاولات التي يقومون بها لتطوير لقاح وأدوية مضادة للفيروسات بغية مكافحة أي فيروسات وبائية قد تظهر في المستقبل.
صورة بالميكروسكوب الضوئي لخلايا Staphylococcus aureus الكروية الشكل ذات التجمعات العنقودية الموجبة لجرام
صورة بالميكروسكوب الالكتروني الماسح لخلايا من E.coli وما تحمله من زوائد قصيرة غير مموجة تسمى بيللي، والاسواط الطويلة المموجة
صورة بالميكروسكوب الالكتروني النافذ تظهر التزاوج بين سلالات من E. coli (TEM x27,700)
صورة بالميكروسكوب الالكتروني النافذ لخلايا بكتيرية من Haemophilus influenzae
صورة بالميكروسكوب الالكتروني الماسح لخلايا بكتيرية للنوع Acinetobacter baumannii
الموضوع الأصلي: استغلال الإنسان للبلازميدات في انتاج غذائه // الكاتب: جمال عبد العظيم // المصدر: خير بلدنا الزراعي
رد مع اقتباس
رد: استغلال الإنسان للبلازميدات في انتاج غذائه 
مواقع النشر (المفضلة)