تأوي بعض البكتريا فايروسات يمكن لها أن تبقى في حالة خاملة dormant state ضمن الكروموسوم البكتيري أو يمكن أن تتضاعف ضمن البكتريا وتؤدي بالنهاية إلى تحلل وقتل المضيف البكتيري. بعض أنواع بكتريا القولون تأوي فايروسات مؤقتة temperate viruses ،كما هو الحال في العاثي لامدا (λ) lambda . عندما يخمج هذا العاثي بكتريا القولون الحساسة له، فانه يحقن الكروموسوم الخطي المزدوج الشريط التابع له والمتألف من 45000 زوج قاعدي الشكل (1) واعتمادا على الحالة الغذائية للخلية، أما أن يندمج lambda DNA بالكروموسوم البكتيري (المسلك التحلحلي lysogenic pathway) ويبقى خاملاً إلى أن يتم تنشيطه ، أو أن يصنع عدد كبير من النسخ قد تصل إلى حوالي 100 نسخة من الفايروسات الكاملة المعباءة بتراكيب بروتينية خاصة، وعند تلك النقطة، يحلل العاثي العائل (المسلك التحللي lytic pathway). ويمكن لدقائق الفايروسvirus particles  المتكونة حديثاً من خمج عوائل حساسة أخرى.

عندما يدخل العاثي في كروموسوم العائل بحالته الخاملة، سيبقى lambda بتلك الحالة إلى أن يتم تنشيطه من قبل تعرض عائله البكتيري إلى العوامل المحطمة للـ DNA. واستجابة لحافز مؤذ كهذا ، تصبح العاثيات الخاملة مستحثة "induced" وتبدأ باستنساخ وبترجمة تلك الجينات الموجودة على الكروموسوم التابع لها والتي تكون ضرورية لقصها من كروموسوم العائل، بالإضافة إلى جينات أخرى لها دور رئيسي في تضاعف الـ DNA، والجينات التي تشفر عن بروتينات تخليق أغلفة البروتين للعاثي، والجينات التي تشفر عن إنزيمات التحلل. أن هذا الانتقال الذي هو بين طور الخمول dormancy أو حالة العاثي الأولي prophage state إلى حالة الخمج التحللي lytic infection قد فهم بشكل واضح على المستوى الجزيئي. بعد قيام العاثي بخمج البكتريا، يتم اتخاذ القرار سواء هل يتضاعف العاثي، وينتج عاثيات جديدة والتي تؤدي بالنهاية إلى تحلل الخلية cell lysis، أو فيما إذا ينحشر العاثي في الكروموسوم البكتيري ويصبح مكبوح وراثياً genetically repressed (الحالة المتحلحلة lysogenic state). يتخذ القرار بين هاتين الحالتين للعاثي لامدا من قبل اثنان من الكوابح، وهما ci و cro ، واللتان تتنافسان على نفس منطقة المشغل operator region في DNA العاثي لامدا (شكل 1).

شكل (1): الانتقال الوراثي genetic switch للعاثي لامدا .يشير السهمين المتعاكسين الى الطبيعة الانعكاسية للمسلك التحلحلي، أي امكانية تحرر DNA العاثي لامدا بعد انحشاره في مجين بكتريا القولون حال تعرض البكتريا الى الظروف البيئية المناسبة لحدوث ذلك كالأشعة الفوق بنفسجية (تصميم المؤلف).

يتركز نشاط الانتقال للعاثي lambda حول منطقة تتكون من 80 زوج قاعدي في جزيئة الـ DNA الحلزونية المزدوجة والتي يطلق عليها بالمشغل الأيمن right operator (OR) (شكل 2). يحد المشغل الأيمن من جهته اليسرى بجين تركيبي لكابح العاثي lambda وبجانبه الأيمن بجين تركيبي لبروتين تنظيمي آخر يدعى بـ cro. وعندما يكون العاثي lambda بحالته الأولية prophage state ، أي عندما يكون مندمجاً بكروموسوم العائل، يعبر عن الجين الكابح repressor gene والذي هو جين العاثي lambda الوحيد الذي يتم التعبير عنه في الحالة الخاملة للعاثي والذي يكبح تعبير كل الجينات الأخرى ما عداه.

وعندما يخضع العاثي إلى النمو التحللي lytic growth ، لا يتم التعبير عن الجين الكابح، ولكن يتم التعبير عن جين cro ، بالإضافة إلى العديد من الجينات الأخرى في العاثي lambda . هذا يعني عندما يعمل الجين الكابح، يقف عمل جين cro، وعندما يعمل جين cro، يقف عمل الجين الكابح. إن هذا القرار بين استنساخ الجين الكابح repressor gene واستنساخ جين cro هو مثال عن عملية التحول الجزيئي molecular switch بين نهجين مختلفين.

الشكل (2): التفسير الجزيئي للانتقال الوراثي للعاثي لامدا. ففي الحالة الأولى (الحالة المتحللة) يصنع فيها البروتين الكابح λ cro وفي الحالة الثانية (الحالة المتحلحلة) يصنع فيها البروتين الكابح repressor λ. يدل الحرف O على المشغل (تصميم المؤلف).

هنالك اختلافات جوهرية في عملية التنظيم الجيني بين الكائنات حقيقية وبدائية النواة. فبالإضافة إلى عملية الاستنساخ، توظف الخلايا حقيقية النواة آليات متنوعة لتنظيم التعبير الجيني. يفصل الغلاف النووي nuclear membrane للخلايا حقيقية النواة فيزيائياً عملية استنساخ الجين عن عملية ترجمته ،مادامت الرايبوسومات توجد فقط في السايتوبلازم. وفي الكائنات حقيقية النواة، تدخل العديد من الخطوات الأخرى الإضافية، وخصوصاً عند معالجة الـ RNA ، في تعبير الجينات حقيقية النواة مقارنة بتلك الجينات الموجودة في بدائية النواة، توفر هذه الخطوات مواقع إضافية للتأثيرات التنظيمية التي لا يمكن أن توجد في بدائية النواة. تتضمن خطوات معالجة الـ RNA في الكائنات حقيقية النواة إضافة القلنسوة capping للنهاية 5' للمستنسخ الأولي، إضافة الذيل متعدد الأدنين polyadenylated tail إلى النهاية '3 لنفس الجزيئة، بالإضافة إلى قص excision مناطق الانترون لتوليد اكسونات ملتحمة مع بعضها البعض في جزيئة الـ mRNA الناضجة.

مواضيع ذات صلة

آلية واهمية التحول

التحول transformation

Involvement of the U1 snRNP Particle in Splicing

البادئ (Promoter)

تضاعف الدنا

The Clinical Utility of Genomics in Hematologic Malignancies

The Discovery and Assay of RNA Splicing

Termination

Polymerase Elongation Rate

فائدة القفازات

الحلزون المزدوج للدنا

تركيب الدنا