دورة التحلل

التحلل الفيروسي ، أو دورة التحلل الفيروسي ، هي إحدى دورتي تكاثر الفيروسات ( الدورة التحللية هي الأخرى). يتميز التحلل الفيروسي باندماج الحمض النووي للفيروس في جينوم البكتيريا المضيفة أو بتكوين نسخة دائرية منه في سيتوبلازم البكتيريا . في هذه الحالة، تستمر البكتيريا في العيش والتكاثر بشكل طبيعي، بينما يبقى الفيروس في حالة سكون داخل الخلية المضيفة. يمكن نقل المادة الوراثية للفيروس، والتي تُسمى الطليعة الفيروسية ، إلى الخلايا الوليدة في كل انقسام خلوي لاحق، ويمكن لأحداث لاحقة (مثل الأشعة فوق البنفسجية أو وجود مواد كيميائية معينة) أن تُطلقها، مما يؤدي إلى تكاثر فيروسات جديدة عبر الدورة التحللية. [ 1 ]
يمكن أن تحدث دورات التحلل الخلوي أيضًا في حقيقيات النوى ، على الرغم من أن طريقة دمج الحمض النووي غير مفهومة تمامًا. على سبيل المثال، يمكن لفيروسات نقص المناعة البشرية أن تصيب البشر إما عن طريق التحلل الخلوي، أو أن تبقى كامنة (متحللة خلويًا) كجزء من جينوم الخلايا المصابة، مع الاحتفاظ بالقدرة على العودة إلى التحلل الخلوي في وقت لاحق. [ 2 ]
يكمن الفرق بين دورة التحلل ودورة التحلل الخلوي في أن دورة التحلل الخلوي تعتمد على التكاثر المعتاد للخلايا بدائية النواة، بينما تتميز دورة التحلل الخلوي بسرعة حدوثها، إذ ينتج عنها نسخ عديدة من الفيروس بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى تدمير الخلية. ومن الفروق الرئيسية بين دورة التحلل الخلوي ودورة التحلل الخلوي أن الأخيرة لا تُحلل الخلية المضيفة مباشرةً. [ 3 ] تُعرف العاثيات التي تتكاثر فقط عبر دورة التحلل الخلوي بالعاثيات الضارية، بينما تُعرف العاثيات التي تتكاثر باستخدام كلتا الدورتين (التحلل الخلوي والتحلل الخلوي) بالعاثيات المعتدلة . [ 1 ]
في دورة التحلل، يندمج الحمض النووي للفيروس أولًا في كروموسوم البكتيريا لإنتاج الطليعة الفيروسية. وعندما تتكاثر البكتيريا، تُنسخ الطليعة الفيروسية أيضًا وتوجد في كل خلية من الخلايا البنت. يمكن للخلايا البنت أن تستمر في التكاثر مع وجود الطليعة الفيروسية، أو يمكن للطليعة الفيروسية أن تخرج من كروموسوم البكتيريا لبدء دورة التحلل. [ 1 ] في دورة التحلل، لا يتحلل الحمض النووي للبكتيريا المضيفة، بينما في دورة التحلل، يتحلل الحمض النووي للبكتيريا المضيفة في مرحلة التحلل.
العاثيات البكتيرية
العاثيات هي فيروسات تصيب البكتيريا وتتكاثر داخلها. يمكن للعاثيات المعتدلة (مثل عاثية لامدا ) أن تتكاثر باستخدام كل من الدورة الانحلالية والدورة الاندماجية. [ 4 ]
يعتمد اختيار العاثية لدورة التكاثر التي ستدخلها على مجموعة متنوعة من العوامل. [ 5 ] على سبيل المثال، إذا وُجدت عدة عاثيات أخرى مُعدية (أو إذا كان التكاثر عاليًا)، فمن المرجح أن تستخدم العاثية دورة التحلل. قد يكون هذا مفيدًا في تقليل النسبة الإجمالية للعاثيات إلى العائل، وبالتالي منع العاثيات من قتل عوائلها، مما يزيد أيضًا من احتمالية بقاء العاثية، وهو ما يُعد شكلًا من أشكال الانتقاء الطبيعي. قد تخرج العاثية من الكروموسوم وتدخل دورة التحلل إذا تعرضت لعوامل مُتلفة للحمض النووي، مثل الأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية. تشمل العوامل الأخرى التي قد تُحفز إطلاق العاثيات المعتدلة درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والضغط الأسموزي، وانخفاض تركيز المغذيات. [ 6 ] مع ذلك، قد تعود العاثيات أيضًا إلى دورة التحلل تلقائيًا. [ 7 ]
دليل على التحلل الخلوي
أحيانًا يُمكن تحديد دورة حياة العاثية من خلال فحص شكل اللويحات في مزارع البكتيريا على الأطباق. [ 8 ] عمومًا، تشير اللويحات الأكثر وضوحًا إلى تحلل أكثر فعالية، بينما تشير اللويحات المعتمة أو الغائمة إلى تحلل أقل فعالية. قد تدل اللويحات المعتمة على قدرة العاثية على المرور بدورة التحلل، إلا أن هناك أسبابًا أخرى لظهورها معتمة.
تشمل طرق الكشف عن العاثيات المنطلقة من دورة التحلل المجهر الإلكتروني، واستخلاص الحمض النووي، أو التكاثر على سلالات حساسة. [ 6 ]
خلال دورة التحلل، لا يُعبَّر عن جينوم العاثية، بل يُدمج في جينوم البكتيريا لتكوين الطليعة العاثية . [ 9 ] في حالتها غير النشطة، تنتقل الطليعة العاثية مع كل انقسام للخلية المضيفة. إذا أصبحت الطليعة العاثية نشطة، فإنها تستطيع الخروج من كروموسوم البكتيريا والدخول في دورة التحلل، حيث تخضع لنسخ الحمض النووي، وتخليق البروتين، وتجميع العاثية، والتحلل. [ 5 ] بما أن المعلومات الوراثية للعاثية تُدمج في المعلومات الوراثية للبكتيريا كطليعة عاثية، فإن العاثية تتكاثر بشكل سلبي مع انقسام البكتيريا لتكوين خلايا بكتيرية ابنة. [ 9 ] في هذه الحالة، تحتوي الخلايا البكتيرية الابنة على الطليعة العاثية وتُعرف باسم الخلايا الليزية . يمكن للخلايا الليزية البقاء في دورة التحلل لعدة أجيال، ولكن يمكنها التحول إلى دورة التحلل في أي وقت عبر عملية تُعرف بالحث. [ 9 ] أثناء عملية التحفيز، يتم استئصال الحمض النووي للبروفاج من الجينوم البكتيري، ويتم نسخه وترجمته لإنتاج بروتينات الغلاف للفيروس وتنظيم النمو الانحلالي. [ 9 ]

يُعد فيروس الهربس البسيط مثالًا على الفيروسات التي تستغل دورة التحلل لصالحها. [ 11 ] فبعد دخوله دورة التحلل وإصابة الإنسان، يدخل دورة التحلل. وهذا يسمح له بالانتقال إلى الخلايا العصبية الحسية في الجهاز العصبي والبقاء غير مكتشف لفترات طويلة. في حالة الهربس التناسلي، يستقر الفيروس في العقد الجذرية الظهرية القطنية العجزية، وهي خلايا عصبية في النخاع الشوكي. [ 12 ] بعد ذلك، يستطيع فيروس الهربس الخروج من هذه المرحلة الخاملة والعودة إلى دورة التحلل، مُسببًا أعراض المرض. وهكذا، فبينما تستطيع فيروسات الهربس دخول كلتا الدورتين، التحلل والتحلل، فإن السكون يسمح للفيروس بالبقاء على قيد الحياة والإفلات من اكتشاف الجهاز المناعي نظرًا لانخفاض التعبير الجيني الفيروسي.
يُعدّ عاثية لامدا الكائن النموذجي لدراسة التحلل الفيروسي. وقد وُصفت عملية دمج الطليعة الفيروسية (المعروفة أيضًا باسم إعادة التركيب المتماثل)، والحفاظ على التحلل الفيروسي، والحث، والتحكم في استئصال جينوم العاثية أثناء الحث، بالتفصيل في مقالة عاثية لامدا . [ 13 ]
المفاضلات المتعلقة باللياقة البدنية للبكتيريا
تُعدّ العاثيات طفيلية لأنها تُصيب عوائلها، وتستخدم آلياتها للتكاثر، ثم تُحلّل البكتيريا في نهاية المطاف. قد تُؤدي العاثيات المعتدلة إلى فوائد وأضرار لعوائلها عبر دورة التحلل. خلال هذه الدورة، يُدمج جينوم الفيروس في صورة عاثية كامنة، ويمنع مُثبِّط تكاثر الفيروس. مع ذلك، يُمكن للعاثية المعتدلة الإفلات من التثبيط والتكاثر، وإنتاج جزيئات فيروسية، وتحليل البكتيريا. [ 14 ] يُعدّ إفلات العاثية المعتدلة من التثبيط عيبًا للبكتيريا. من ناحية أخرى، قد تنقل العاثية الكامنة جينات تُعزز ضراوة العائل ومقاومته للجهاز المناعي. كما أن المُثبِّط الذي تُنتجه العاثية الكامنة، والذي يمنع التعبير عن جيناتها، يُكسب البكتيريا المُضيفة مناعة ضد العدوى المُحلِّلة بالفيروسات المُشابهة. [ 14 ]
تم مؤخراً وصف نظام آخر، يُسمى "أربيتريوم" ، خاص بالعاثيات التي تصيب أنواعاً متعددة من بكتيريا العصوية ، حيث يتم نقل قرار التحلل أو التحلل الكامن بين البكتيريا بواسطة عامل ببتيدي . [ 15 ] [ 16 ]
التحول الليزوجيني
في بعض التفاعلات بين العاثيات المُتَحَوِّلة والبكتيريا، قد يحدث تحوّل مُتَحَوِّل، يُعرف أيضًا بتحوّل العاثيات. يحدث هذا عندما تُحفِّز عاثية معتدلة تغييرًا في النمط الظاهري للبكتيريا المُصابة، وهو تغيير لا يندرج ضمن دورة العاثيات المعتادة. غالبًا ما تشمل هذه التغييرات الغشاء الخارجي للخلية، إما بجعله غير منفذ للعاثيات الأخرى، أو حتى بزيادة قدرة البكتيريا على إحداث المرض في العائل. وبهذه الطريقة، تلعب العاثيات المعتدلة دورًا في انتشار عوامل الضراوة ، مثل السموم الخارجية والإنزيمات الخارجية، بين البكتيريا. يبقى هذا التغيير في جينوم البكتيريا المُصابة، ويُنسخ ويُورَّث إلى الخلايا الوليدة.
بقاء البكتيريا
أظهرت الدراسات أن التحول الليزوجيني يمكّن بكتيريا الجمرة الخبيثة من تكوين الأغشية الحيوية . [ 17 ] وقد عجزت سلالات الجمرة الخبيثة الخالية من جميع العاثيات عن تكوين الأغشية الحيوية، وهي تجمعات بكتيرية ملتصقة بالأسطح تُمكّن البكتيريا من الوصول بشكل أفضل إلى العناصر الغذائية ومقاومة الضغوط البيئية. [ 18 ] إضافةً إلى تكوين الأغشية الحيوية في الجمرة الخبيثة ، أظهر التحول الليزوجيني لبكتيريا العصوية الرقيقة ، والعصوية التورنجية ، والعصوية الشمعية زيادة في معدل أو مدى التبوغ. [ 17 ] ينتج عن التبوغ أبواغ داخلية ، وهي أشكال كامنة أيضيًا من البكتيريا شديدة المقاومة للحرارة، والإشعاع المؤين، والجفاف، والمضادات الحيوية، والمطهرات. [ 17 ]
ضراوة البكتيريا
كما ثبت أن البكتيريا غير الممرضة قادرة على التحول إلى مسببات أمراض شديدة الضراوة من خلال التحول الليزوجيني، حيث تحمل عوامل الضراوة على الطليعة الفيروسية الليزوجينية. [ 19 ] وتمنح جينات الضراوة، المحمولة داخل الطليعة الفيروسية كعناصر جينية مستقلة منفصلة تُعرف باسم "المورونات" ، البكتيريا ميزةً تُفيد الفيروس بشكل غير مباشر من خلال تعزيز بقاء الطليعة الفيروسية. [ 17 ]
أمثلة:
- لا تنتج بكتيريا الخناق (Corynebacterium diphtheriae) سم الخناق إلا عند إصابتها بالعاثية بيتا . في هذه الحالة، يحمل العاثية الجين المسؤول عن ترميز السم، وليس البكتيريا. [ 20 ]
- إن Vibrio cholerae سلالة غير سامة يمكن أن تصبح سامة، وتنتج سم الكوليرا ، عندما تصاب بالفيروس CTXφ.
- تحتوي بكتيريا الشيغيلا الزحارية ، التي تسبب الزحار، على سموم تنقسم إلى مجموعتين رئيسيتين، Stx1 و Stx2، والتيتعتبر جيناتها جزءًا من جينوم العاثيات اللمبدية .
- تنتج بكتيريا Streptococcus pyogenes سمًا خارجيًا مولدًا للحمى ، يتم الحصول عليه عن طريق التحول الليزوجيني، والذي يسبب الحمى وطفحًا جلديًا أحمر قرمزيًا، وهو ما يُعرف بالحمى القرمزية .
- تقوم بعض سلالات المطثية الوشيقية ، التي تسبب التسمم الوشيقي ، بإنتاج سم الوشيقية من جينات تم نقلها بواسطة العاثيات.
منع الحث على التحلل الخلوي
تم اقتراح استراتيجيات لمكافحة بعض أنواع العدوى البكتيرية عن طريق منع تحفيز الطليعة الفيروسية (الانتقال من دورة التحلل إلى دورة التحلل الكامن) من خلال القضاء على عوامل التحفيز داخل الجسم الحي . [ 19 ] تُعد أنواع الأكسجين التفاعلية ، مثل بيروكسيد الهيدروجين، عوامل مؤكسدة قوية يمكنها التحلل إلى جذور حرة وتسبب تلفًا في الحمض النووي للبكتيريا، مما يؤدي إلى تحفيز الطليعة الفيروسية. [ 19 ] تتمثل إحدى الاستراتيجيات المحتملة لمكافحة تحفيز الطليعة الفيروسية في استخدام الجلوتاثيون ، وهو مضاد أكسدة قوي يمكنه إزالة وسائط الجذور الحرة. [ 19 ] يتمثل نهج آخر في التسبب في فرط التعبير عن مثبط CI، حيث لا يحدث تحفيز الطليعة الفيروسية إلا عندما يكون تركيز مثبط CI منخفضًا للغاية. [ 19 ]
مراجع
- 1 2 3 كامبل، نيل أ.؛ ريس، جين ب. (2005). علم الأحياء . سان فرانسيسكو: بيرسون. ص 338-339 . ISBN 9780805371710.
- ↑ تشنغ، يونغ هوي؛ لوفسين، نيكا؛ بيترلين، ب. ماتيجا (15 مارس 2005). "عوامل مضيفة مُكتشفة حديثًا تُعدّل تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية". رسائل علم المناعة . 97 (2): 225-234 . doi : 10.1016/j.imlet.2004.11.026 . ISSN 0165-2478 . PMID 15752562 .
- ↑ لوديش، هارفي ف. (2007). بيولوجيا الخلية الجزيئية . نيويورك: دبليو إتش فريمان. ص 158-159 . ISBN 9780716776017.
- ↑ غومالا، فيماثي س.؛ تشانغ، يوجي؛ لياو، ين-تي؛ وو، فيفيان تش (21 فبراير 2023). " دور العاثيات المعتدلة في إمراضية البكتيريا" . الكائنات الدقيقة . 11 (3): 541. doi : 10.3390/microorganisms11030541 . PMC 10052878. PMID 36985115 .
- 1 2 "العاثيات (مقالة) | الفيروسات" . أكاديمية خان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-03-2022 .
- 1 2 كيبروني، أ.؛ سواريز، ف.ب.؛ بينيتي، أ.ج.؛ راينهايمر، ج.أ. (2011). "الجوانب البيولوجية للعاثيات". موسوعة علوم الألبان . ص 430-438 . doi : 10.1016/B978-0-12-374407-4.00050-9 . ISBN 978-0-12-374407-4.
- ↑ هاريسون إي، وبروكهيرست إم إيه (ديسمبر 2017). "الفوائد البيئية والتطورية للفيروسات المعتدلة: ما يقتلك أو لا يقتلك يجعلك أقوى". مقالات بيولوجية . 39 (12) 1700112. doi : 10.1002/bies.201700112 . PMID 28983932 .
- ↑ فان شارانت، فريتس؛ هولتابلز، دومينيك؛ بلاسديل ، بوب. بوروز ، بن (2019). “عزل البكتيريا”. العاثيات . ص 1 – 32. دوى : 10.1007 / 978-3-319-40598-8_14-1 . رقم ISBN 978-3-319-40598-8.
- 1 2 3 4 واتسون، جيمس د. (2008). البيولوجيا الجزيئية للجين ( الطبعة السادسة). سان فرانسيسكو: بيرسون. ص 784 – 786. ISBN 9780805395921.
- ↑ "التكاثر الفيروسي" . ثينكر باج . تم الاسترجاع في 11 سبتمبر 2021 .
- ↑ براون، جاي سي. (2017). " كمون فيروس الهربس البسيط: المسار المتمحور حول إصلاح الحمض النووي" . التقدم في علم الفيروسات . 2017 7028194. doi : 10.1155/2017/7028194 . ISSN 1687-8639 . PMC 5309397. PMID 28255301 .
- ↑ أواستي، سيتا؛ فريدمان، هارفي م. (15 مارس 2014). "تحول نموذجي: الأجسام المضادة الناتجة عن اللقاح كمؤشر مناعي للحماية من فيروس الهربس البسيط من النوع الأول، الهربس التناسلي". مجلة الأمراض المعدية . 209 (6): 813-815 . doi : 10.1093/infdis/jit658 . ISSN 0022-1899 . PMID 24285847 .
- ↑ هينكين، تينا م.؛ بيترز، جوزيف إي. (2020). علم الوراثة الجزيئية للبكتيريا لسنايدر وتشامبنيس ( الطبعة الخامسة). هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 9781555819750.
- 1 2 تشين، يينغ؛ غولدينغ، إيدو؛ ساواي، ساتوشي؛ غو، لينغ؛ كوكس، إدوارد سي (21 يونيو 2005). "لياقة التجمعات وتنظيم جينات الإشريكية القولونية بواسطة الفيروسات البكتيرية" . مجلة PLOS Biology . 3 (7): e229. doi : 10.1371/journal.pbio.0030229 . PMC 1151598. PMID 15984911 .

- ↑ كالاواي، إيوين (2017). " هل تتحدث لغة الفيروسات؟ رصد العاثيات وهي ترسل رسائل كيميائية" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/nature.2017.21313 . S2CID 90839014. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29-09-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11-09-2019 .
- ↑ ستوكار-أفيهيل، أفيجيل؛ تال، نيتزان؛ إيريز، زوهار؛ لوباتينا، آنا؛ سوريك، روتيم (مايو 2019). "الاستخدام الواسع النطاق للتواصل الببتيدي في العاثيات التي تصيب التربة والبكتيريا الممرضة" . مجلة Cell Host & Microbe . 25 (5): 746–755.e5. doi : 10.1016/j.chom.2019.03.017 . PMC 6986904. PMID 31071296 .
- 1 2 3 4 فورتييه، لويس-شارل؛ سيكولوفيتش، أوجنين (يوليو 2013). "أهمية الطليعة الفيروسية في تطور وضراوة مسببات الأمراض البكتيرية" . الضراوة . 4 ( 5): 354-365 . doi : 10.4161/viru.24498 . PMC 3714127. PMID 23611873 .
- ↑ ناديل، كاري د.؛ باسيلر، بوني ل. (23 أغسطس 2011). "المفاضلة بين المنافسة المحلية والانتشار في الأغشية الحيوية لضمة الكوليرا " . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 108 (34): 14181-14185 . Bibcode : 2011PNAS..10814181N . doi : 10.1073/pnas.1111147108 . PMC 3161532. PMID 21825170 .
- 1 2 3 4 5 كين، إريك سي. (14 ديسمبر 2012). "نماذج التسبب في الأمراض: استهداف العناصر الجينية المتنقلة للأمراض" . مجلة فرونتيرز في علم الأحياء الخلوي والميكروبيولوجيا المعدية . 2 : 161. doi : 10.3389/fcimb.2012.00161 . PMC 3522046. PMID 23248780 .
- ↑Mokrousov, I (January 2009). "Corynebacterium diphtheriae: Genome diversity, population structure and genotyping perspectives". Infection, Genetics and Evolution. 9 (1): 1–15. Bibcode:2009InfGE...9....1M. doi:10.1016/j.meegid.2008.09.011. PMID 19007916.
- Bacteriophages
- Virology
- Bacteriology
