أجرعية

الأجرعية (الاسم الفهمي: Agrobacterium) هي صنف من أجناس البكتيريا سالبة الغرام اكتشفها نيكولاس ديفيدسون من غلاسكووتستخدم أسلوب نقل الجينات الأفقي لإحداث التدرنات (أورام) في النباتات. تعتبر الأجرعية المورمة (بالإنجليزية: Agrobacterium Tumefaciens) أكثر الأنواع التي تمت دراستها من هذا الجنس. وتتميز الأجرعية بقدرتها على نقل الدنا بينها وبين النباتات وأصبحت بسبب هذا أداة مهمة لتربية النباتات باستخدام الهندسة الوراثية.

إن جنس الأجرعية هوجنس متغاير وراثيا بشكل تام وقد أعادت دراسات التصنيف الحديثة تصنيف جميع أصناف الأجرعية في أجناس جديدة مثل الريوغيريا وPseudorhodobacter وStappia, ولكن معظم أنواعها قد تمت إعادة تصنيفها كأصناف تتبع لبكتيريا العقد الجذرية.

مسقمات النبات

الزوائد الكبرى التي تظهر على هذه الجذور هي درنات تنتجها الأجرعية.

تسبب الأجرعية المورمة حدوث سقم التدرن التاجي في النباتات ويمكن التعهد على هذا السقم عن طريق وجود زائدة شبه ورمية أودرنة في النبات المصاب وغالبا ما تتواجد هذه الدرنة عند نقطة اتصال الجذر مع البرعم. يتم تحفيز نموالأورام بواسطة الاقتران البكتيري لشدفة الدنا (T-DNA) من بلازميد مسبب الأورام (Ti). تسبب الفصائل الأكثر قربا -الأجروبكتريم رايزوجينيس (بالإنجليزية: Agrobacterium Rhizogenes)- تورم الجذر وتحمل بلازميدا مميزا مسببا للجذر (Ri). على الرغم من حتى تصنيف الأجرعية ما زال تحت المراجعة إلا أنه يمكن تعميم وجود ثلاثة عترات داخل هذا الجنس وهي: الأجرعية المورمة والأجروبكتريم رايزوجينيس وأجرعية الكرمة. تعهد سلالات الأجرعية الأولى والثانية بقدرتها على استضافة جميع من بلازميد Ti أوRi بينما تقتصر الأخيرة على كروم العنب عامة ويمكن لها حتى تستضيف بلازميد Ti . تم عزل السلالات غير الأجرعية من عينات بيئية تستضيف بلازميد Ri بينما أظهرت الدراسات المخبرية حتى السلالات غير الأجرعية يمكنها حتى تستضيف بلازميد Ti أيضا. لا تمتلك الكثير من سلالات الأجرعية البيئية بلازميد Ti أوRi وتعتبر هذه السلالات عديمة الفوعة.

يتم دمج بلازميد تي-دنا بطريقة شبه عشوائية في جينوم الخلية المضيفة كما ويتم تعبير جينات الفوعة (vir) مما يسبب حدوث الدرنة. يحمل بلازميد تي-دنا جينات الإنزيمات الحيوية لإنتاج أحماض أمينية استثنائية والتي عادة ما تكون أوكتوبين أونوبالين، كما ويحمل جينات بغرض تخليق الهرمونات النباتية والأكسين والسيتوكينينات حيويا. تنتج هذه الهرمونات النباتية الأوبينات التي توفر مصدرا للكربون والنيتروجين للبكتيريا التي لا تستطيع معظم الكائنات المجهرية الأخرى استخدامها، مما يمنح الأجرعية ميزة انتقائية. تبعا لتعديل توازن الهرمون في خلية النبات فلا يمكن للنبات التحكم بتقسيم هذه الخلايا مما يسبب تكوّن الأورام. تحدد نسبة الأوكسين إلى السيتوكينين التي تنتجها جينات الورم مورفولوجيا الورم (شبيهة بالجذر وغير منظمة أوشبيهة بالبرعم).

الأجرعية في البشر

رغم أنه ينظر إلى الأجرعية عموما كعدوى تصيب النباتات فإنها يمكن حتى تكون مسؤولة أيضا عن حصول العدوى الانتهازية في البشر الذين يعانون من ضعف جهاز المناعة، وفيما عدا ذلك فإنه لم يثبت كون الأجرعية مسببا للسقم في الأفراد السليمين. تم تسجيل أول حالة مبكرة مترافقة بسقم يصيب البشر تسببه بكتيريا أجروباكتيريوم راديوباكتر من قبل الدكتور جي. آر. كاين في اسكوتلندا في العام 1988. اقترحت دراسة أخرى فيما بعد حتى الأجرعية ترتبط بأنواع متعددة من الخلايا البشرية وتعمل على تحويلها جينيا عن طريق دمج بلازميد تي-دنا في داخل جينوم الخلية البشرية. أجريت الدراسة باستخدام زراعة الأنسجة البشرية ولم تخلص إلى أي استنتاجات بخصوص وجود أي نشاط بيولوجي ذي صلة في الطبيعة.

تم تخمين وجود علاقة بين الأجرعية ومتلازمة مورجيلونز حيث قام د. رافيل ستريكر من رتبة مورجيلونز الجديدة مع د. سيتوفسكي وهوخبير في مسقمات النبات في جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك في العام 2007 بالإعلان عن أنه يظهر حتى ألياف البشرة المصابة بمتلازمة مورجيلونز تحتوي على السيليلوز. احتوتخمسة نماذج مأخوذة من بشرة سقمى مصايبن بهذه المتلازمة دليلا على وجود دنا مأخوذ من الأجرعية. قام الدكتور راندي وايمور من جامعة ولاية أوكلاهوما بإعادة هذه الدراسة في عام 2010 ولم يجد دليلا على وجود دنا الأجرعية في أي من السقمى المصابين بمتلازمة مورجيلونز وأعرب وايمور عن هذه الاستنتاجات في مؤتمر "رتبة مورجيلونز الجديدة" في أوستن في تكساس في عام 2010.

استخدام الأجرعية في التقانة الحيوية

تم استغلال قدرة الأجرعية على نقل الجينات إلى النباتات والفطريات في التقانة الحيوية وفي مجال الهندسة الوراثية خصوصا بغرض تربية النباتات ويمكن استعمال بلازميد تي أوري كذلك. "تعطّل فاعلية" البلازميد عن طريق إزالة الورم الذي ينتج الجينات وأهم أجزاء تي-دنا الضرورية هي الزوج القاعدي 25 ويلزم أحدهما على الأقل لتحويل النبات. اكتشف العالمان مارك فان مونتاجووجوزف شل من جامعة غنت (بلجيكا) آلية لنقل الجين بين الأجرعية والنباتات والتي أدت لحدوث تطور في طرق تعديل الأجرعية لتصبح نظام توصيل فاعل يستخدم في هندسة الجينات في النباتات.. كان فريق بحثي بقيادة الدكتورة ماري-ديل شيلتون هوأول من أثبت أنه يمكن إزالة الجينات الفوعية دون التأثير سلبا على قابلية الأجرعية على إدخال الحمض النووي الخاص به في جينوم النبات (1983).

يتم استنساخ الجينات التي سيتم تقديمها إلى ناقل تحويل نبات يحتوي على منطقة تي-دنا للبلازميد المعطّل مع معلّمات تمييزية (مثل مقاومة المضادات الحيوية) لتمكين انتخاب النباتات التي تم تحويلها بنجاح. يتم استنبات النباتات على وسط يحوي مضادا حيويا يتبع التحويل ولن تعيش تلك التي لا تتضمن تي-دنا مدمجا في جينومها، ويعتبر تسريب الأجرعية طريقة بديلة لعمل ذلك.

نبات مغد تم تحويله باستخدام الأجرعية وتبدأ الخلايا المحوّلة بتكوين الأنسجة على جانبي بتر الورقة.

يتم تحقيق التحويل باستخدام الأجرعية بطريقتين أولاهما هي البروتوبلاستات أوثانيهما وهي أوراق القرص التي يمكن احتضانها مع الأجرعية ومن ثم يتم إعادة إنتاج النباتات كاملة باستخدام زراعة الأنسجة النباتية. إحدى طرق التحويل الشائعة لـ "أرابيدوبسيس ثاليانا" (بالإنجليزية: Arabidopsis Thaliana) هي طريقة غطس الزهور: يتم غمس الزهور في مغرسة الأجرعية وتنقل البكتيريا خلايا الخط العروسي الذي يكوّن الأمشاج الأنثوية. يمكن عندها فحص البذور للتأكد من وجود مقاومة للمضادات الحيوية (أوأي مفهمة أخرى بدلا من ذلك) مما يؤدي إلى موت النباتات التي لم يتم دمج بلازميد الدنا معها. لا تصيب الأجرعية جميع أصناف النباتات ولكن هناك تقنيات عديدة أخرى ذات فاعلية تستخدم في تحويل النباتات من ضمنها مدفع الجينات.

تم تعداد الأجرعية كمصدر أساسي للمادة الوراثية التي تم نقلها إلى الأغذية التالية المعدلة وراثيا والتي تصنع في الولايات المتحدة:

فول الصويا
القطن
الذرة
سكر البنجر
البرسيم
القمح
زيت اللفت (الكانولا)
الأعشاب الزاحفة (تستخدم كغذاء للحيوانات)
الأرز (الأرز المضىي)

الجينوميات

سمحت سلسلة الجنيوميات لأنواع عديدة من الأجرعية بدراسة تاريخ تطور هذه الكائنات ووفرت معلومات عن الجينات والأنظمة صاحبة العلاقة بالسقمية والمكافحة الحيوية والتكافل وقد كانت إحدى الاكتشافات المهمة هي احتمالية تطور الكروموسومات من البلازميدات في كثير من أنواع هذه البكتيريا.

اكتشاف آخر هوأنه كان يظهر حتى التراكيب الكروموسومية المتنوعة في هذه المجموعة قادرة على دعم جميع من نمط الحياة التكافلي والمسقم معا. سيستمر توافر السلسلة الجينومية للأصناف الأجرعية في الازدياد مما يتسبب في رؤى كبيرة حول وظيفة وتاريخ تطور هذه المجموعة من الميكروبات المرتبطة بالنباتات.

انظر أيضًا

تسريب الأجرعية

مراجع

^ Francis, K. E.; Spiker, S. . (2004). "Identification of Arabidopsis thaliana transformants without selection reveals a high occurrence of silenced T-DNA integrations". The Plant Journal. 41 (3): 464–477. doi:10.1111/j.1365-313X.2004.02312.x. PMID 15659104.
^ Andrea Pitzschke and Heribert Hirt (2010). "New insights into an old story: Agrobacterium-induced tumour formation in plants by plant transformation". The EMBO Journal. 29: 1021–103. doi:10.1038/emboj.2010.8. PMID 20150897. مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2012.
^ Hulse M, Johnson S, Ferrieri P (1993). "Agrobacterium infections in humans: experience at one hospital and review". Clin. Infect. Dis. 16 (1): 112–7. PMID 8448285. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Dunne WM, Tillman J, Murray JC (1 September 1993). "Recovery of a strain of Agrobacterium radiobacter with a mucoid phenotype from an immunocompromised child with bacteremia". J. Clin. Microbiol. 31 (9): 2541–3. PMC 265809. PMID 8408587. مؤرشف من الأصل في 08 ديسمبر 2019. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Cain, JR (1988) A case of septicaemia caused by Agrobacterium radiobacter. Journal of Infection Vol 16 (2): 205-206.
^ Kunik T, Tzfira T, Kapulnik Y, Gafni Y, Dingwall C, Citovsky V (2001). "Genetic transformation of HeLa cells by Agrobacterium". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98 (4): 1871–6. doi:10.1073/pnas.041327598. PMC 29349. PMID 11172043. مؤرشف من الأصل في 08 ديسمبر 2019. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Stricker RB, Savely VR, Zaltsman A, Citovsky V. Contribution of Agrobacterium to morgellons disease. J Invest Med. 2007. 55 (1): S123-S123 Suppl. S. (Abstract)
^ Schell J, Van Montagu M (1977). "The Ti-plasmid of Agrobacterium tumefaciens, a natural vector for the introduction of nif genes in plants?". Basic Life Sci. 9: 159–79. PMID 336023.
^ Joos H, Timmerman B, Montagu MV, Schell J (1983). "Genetic analysis of transfer and stabilization of Agrobacterium DNA in plant cells". Embo J. 2 (12): 2151–60. PMC 555427. PMID 16453483. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ The FDA List of Completed Consultations on Bioengineered Foods نسخة محفوظة 23 مايو2009 على مسقط واي باك مشين.
^ Setubal JC; et al. (2009). "The Genomics of Agrobacterium: Insights into its Pathogenicity, Biocontrol, and Evolution". Plant Pathogenic Bacteria: Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. ISBN . Explicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)