كوزميد

كان كولينز وهون هما أول من وصفا الكوزميد (بالإنجليزية: cosmid)‏ في عام 1978 على أنه نوعاً من البلازميد (الذي يُستخدم غالباً كناقل وراثي في عملية الاستنساخ) يشتمل على سلاسل الكروموسومات، والتي تمثل سلاسل الحمض النووي (دنا) من عاثية لامدا (بالإنجليزية: lambda phage)‏. ونلاحظ حتى الكوزميدات تُستخدم لبناء المخطات الوراثية {{إنج| Library (biology)]].

هذا وللكوزميدات القدرة على حمل ما بين 37 و52 زوجاً قاعدياً، في حين لا تكون البلازميدات العادية قادرة على حمل سوى 1- 12 زوجاً قاعدياً. فهي قادرة على التنسخ مثل البلازميدات لوكان لها أصلٌ مناسبٌ للتنسخ: عملى سبيل المثال SV40 ori في خلايا الثدييات، ColE1 ori لتنسخ الحمض النووي (دنا) مزدوج الضفيرة أوf1 ori لتنسخ الحمض النووي (دنا) أحادي الضفيرة في بدائيات النوى. كما أنها غالباً ما تحتوى مورثاً (جيناً) للانتقاء مثل مقاومة المضادات الحيوية، ومن ثم يمكن تحديد الخلايا الناقلة للعدوى من خلال التصفيح أوالتبسيط على وسيطٍ يحتوي على مضادٍ حيويٍ. إلا حتى تلك الخلايا التي لا تستعمر الكوزميد لن تكون قادرةً على النمو.

وعلى عكس البلازميدات، يمكن حزم الكوزميدات في قفيصات عاثية، والتي تسمح بانتنطق المورثات الأجنبية الغريبة إلى داخل أوبين الخلايا عبر عملية تنبيغٍ (transduction). كما تصبح البلازميدات غير مسمتقرة بعد دمج كمٍ معينٍ من الدنا داخلها، وذلك بسبب حتى حجمها المتزايدقد يكون أكثر توصيلاً للتأشيب الجيني. وللتغلب على تلك الظاهرة، يتم استخدام تنبيغ العاثيات بدلاً من ذلك. ويمكن تحقيق ذلك بواسطة النهايات المتماسكة (cohesive ends)، والمعروفة أيضاً بمواقع cos. وبهذه الطريقة، تصبح الكوزميدات شبيهة لاستخدام عاثية لامبدا كناقل، إلا أنه تم إلغاء وفقط كل جينات لامبدا باستثناء تسلسل cos.

وتقدر سلاسل cos بـ ~200 زوجاً قاعدياً طولاً والتي تعتبر ضرورية لعملية الحزم (packaging). هذا بالإضافة إلى أنها تشتمل على مسقط cosN حيث يتم رصد الدنا في جميع ضفيرة، بغض النظر عن كونها 12 زوجاً قاعدياً، بواسطة الترميناز (terminase). وهذا يتسبب في حتى يصبح الكوزميد الدائري خطي ذونهايتين لزجتين أومتماسكتين لاصقتين للإثني عشر زوجاً قاعدياً. حيث يجب حتىقد يكون الحمض النووي (الدنا) خطياً ليتناسب ضمن رأس العاثية. هذا ويمسك cosB بالترميناز في أثناء رصد وفصل الضفائر. في حين يُمسك الترميناز بمسقط cosQ الخاص بالكوزميد التالي (بسبب حتى عملية تكرار الدائرة الدوارة غالباً ما تُسفِر عن متسلسلات خطية (concatemer))، وذلك كله بعد حتى يتم حزم الكوزميد السابق، لمنع التدهور أوالتفسخ بواسطة صورة الديوكسي ريبونيوكلياز (deoxyribonuclease) الخلوية.

سمات الكوزميدات واستخداماتها

في الغالب تكون الكوزميدات بلازميدات ذات بكتيريا oriV، وهي تعبير عن مؤشر لانتقاء المضاد الحيوي ومسقط استنساخ، إلا أنها تحمل مسقطي cos أوأكثر من لامبداالعاثيات. وهنا نلاحظ حتى الكوزميدات المكوكية أوالثديية (المرتبطة بمؤشرات انتقاء الثدييات وSV40 oriV) تصبح متاحة اعتماداً على الهدف المحدد لكوزميدات مدى المضيف واسعة النطاق التجريبية. وتتنوع السعة التحميلية للكوزميدات اعتماداً على حجم الناقل نفسه إلا أنها غالباً ما تتراوح بين 40 و45 كيلوبايت. وتتضمن اجراءات الاستنساخ إنتاج زراعين ناقلين والذين يرتبطان فيما بعد بالدنا الأجنبي. وغالباً ما يتم إجراء عملية اختيار لقاء دنا الكوزميد واسع المجال (wildtype cosmid DNA) عبر أقصاء الحجم. إلا أنه على الرغم من ذلك، غالباً ما تُشَكِّل الكوزميدات مستعمرات وليس لويحات (plaques). كما حتى كثافة الاستنساخ تكون أقل بكثير بما يتراوح بين 105 و106 وحدة تشكل المستعمرة (colony-forming unit) لكل µg من الدنا المرتبط.

وبعد بناء مخطات الكوزميد أواللمبدا المؤتلفة (recombinant lambda)، يتم انتنطق الحمض النووي (دنا) كله إلى داخل مضيف بكتريا الإشريكية القولونية الملائم عبر أسلوب يُطلق عليه التعبئة داخل المعمل. فمستخلصات عملية التعبئة الضرورية يتم اشتقاقها من ليسوجينات الإشريكية القولونية E.coli cI857 (سام- جام- الحمراء (red- gam- Sam) ودام Dam (تجمع الرأس) وإيم Eam (تجمع الذيل) على التوالي). فهذه المستخلصات ستحدد وتعبيء الجزيئات المؤتلفة معملياً، منتجةً إما جسيمات عثيات بالغة (ناقلات قائمة على اللامبدا) أوبلازميدات مؤتلفة موجودة داخل قشور العثيات (الكوزميدات). فهذه الفروق تنعكس في تكرارات حدوث العدوى المتنوعة التي يتم ملاحظتها لصالح ناقلات الإحلال - لامبدا. وهذا يُعوض قدرتها التحميلية المنخفضة قليلاً. كما يتم تخزين مخطة العثية ومسحها بصورةٍ أسهل من مخطات الكوزميدات (المستعمرات).

الدنا المستهدف: يجب حتى يتم بتر الدنا الجينومي المقرر استنساخه إلى مدى أحجام مناسبة للبتر المقيدة. وغابلاً ما يتم تطبيق تلك العملية من خلال التقييد الجزئي المتبوع إما بالتجزئة الحجمية أوبعملية نزع الفوسفات dephosphorylation (غالباً ماقد يكون فوسفات أمعاء العجل الصغير) لتجنب هروب الكروموسوم، مثل ربط الأجزاء أوالبتر الغير مرتبطة جسدياً.