الدرس 131 : إنزيمات القصر ( القَطع ) البكتيرية

>

( تعمل كسكين يقطع حبلاً بأطوال محددة ) 

هى إنزيمات ( عبارة عن بروتينات ) منتشرة فى بعض سلالات البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى المقاومة للفيروسات كوسيلة دفاع طبيعية ضد الفيروسات الغازية ، تم فصل مايزيد عن 250 نوع منها ،

 كل نوع له تتابع نوعى قصيرمن القواعد النيتروجينية ( من 4 إلى 7 نيوكليوتيدات ) يتعرف عليه ويقطع عنده أينما وُجِد فى شريطى الـ DNA ، حيث يبحث عن ويتعرف على تتابعات القواعد النيتروجينية لمواقع معينة على جزئ DNA للفيروس المهاجم لتلك الكائنات وتهضمه وتقصه عند ذلك الموقع أو بالقرب منه إلى قطع ( قد تصل إلى مئات أو آلاف ) عديمة القيمة والمعنى وبالتالى لا تُترجم إلى بروتين فلاتضر تلك الكائنات ولاتنتشر بها . 

ساعد فى إكتشاف تلك الإنزيمات : 

ملاحظة أن : بعض سلالات البكتيريا مثل إيشيريشيا كولاى ( E.COLI ) لايمكنها أن تقاوم الفيروسات المتطفلة عليها والتى تنمو بداخلها مثل البكتيريوفاچ فى حين أن البعض الآخر يمكنه مقاومتها . 

إتضح للعلماء بالبحث أن : 

هذه السلالات من البكتيريا المقاومة للفيروسات تكون إنزيمات تسمى إنزيمات القطع أو القصر البكتيرية . 

تهاجم إنزيمات القصر DNA الفيروسى الذى تم حقنه من قِبل الفيروس داخل الخلية البكتيرية ولا تهاجم DNA الخلية البكتيرية نفسها : 

لأن البكتيريا التى تحتوى على إنزيمات القصر تُفرز وتكون معها الإنزيمات المعدلة . 

الإنزيمات المعدِّلة : 

هى إنزيمات تفرزها البكتيريا التى تحتوى على إنزيمات القصر أو القطع تُدخل تعديلات كيميائية على مادتها الوراثية حيث تقوم بإضافة مجموعة ميثيل CH3 إلى النيوكليوتيدات التى تتعرف عليها إنزيمات القصر فى جزئ DNA البكتيري ( المواقع التى تتماثل مع مواقع التعرف على DNA الفيروسى ) مما يجعل DNA البكتيرى يقاوم تأثير تلك الإنزيمات لعدم تعرفها عليه وبذلك تحافظ تلك البكتيريا على مادتها الوراثية ( الـ DNA الخاص بها ) من التحلل بفعل إنزيمات القصر . 

كيفية عمل إنزيمات القصر :
1 – يتعرف كل إنزيم من إنزيمات القصر على تتابع معين ومحدد من الـ DNA يسمى موقع التعرف ، وتوجد تلك التتابعات على أى DNA مهما كان مصدره ( من أى كائن ) . 

2 –  لكل إنزيم قصر القدرة على قطع جزئ الـ DNA بغض النظر عن مصدره سواء كان فيروسى أو بكتيرى أو نباتى أو حيوانى مادام هذا الجزء يحتوى على نسخة أو أكثر من تتابعات موقع التعرف النوعية القصيرة . 

موقع التعرف :

هو تتابع معين للنيوكليوتيدات بشريطى DNA مكون من 4 إلى 7 نيوكليوتيدات ( أى من 4 إلى 7 أزواج من القواعد النيتروجينية ) ، يتعرف على هذا التتابع إنزيم القصر الخاص به فيقص جزئ الـ DNA عنده أو بالقرب منه بغض النظر عن مصدره ( نباتى أو حيوانى أو بكتيرى أو فيروسى ) بحيث يكون تتابع القواعد النيتروجينية على الشريطين عند موقع القطع هو نفسه عندما يُقرأ التتابع فى إتجاه 5' ----- > 3' لكل شريط , ويترك القص أطراف لاصقة مفردة يتم ربطها مع أطراف لاصقة لشريط DNA آخر مهما كان مصدره بشرط أن يكون تم معاملته بنفس نوع إنزيم القصر . 

مثال :

إنزيم القصر الذى يقطع التتابع 3'  GAATTC  5' 

موقع التعرف للإنزيم هو : (GAATTC) ويتكون من 6 نيوكليوتيدات . 

مكان تأثير الإنزيم : يقطع DNA بكسر الرابطة التساهمية بين ( A   3'  -  5'  G ) .

الأطراف اللاصقة : 

هى أطراف مائلة مفردة لقطع DNA التى تم قصها بأحد إنزيمات القصر تتزاوج قواعدها النيتروجينية وتتكامل مع طرف قطعة أخرى تم معاملتها بنفس إنزيم القصر ثم يتم ربطها معاً بواسطة إنزيم الربط الذى يساعد على تكوين رابطة تساهمية بين مجموعة الفوسفات والهيدروكسيل فى نيوكليوتيدتين متجاورتين فى نهايتى قطعتين ، وتستخدم فى إستنساخ تتابعات DNA لإكثار عددها لإستخدامها فى تقنيات الهندسة الوراثية . 

ملحوظة : 

♢ إنزيمات القصر لاتنتجها البكتيريا إلا بعد إصابتها بالفيروسات . 

♢ يمكن إعتبار إنزيمات القصر كجهاز مناعى مصغر خاص بالبكتيريا التى توجد فيها . 

♢ الفرق بين إنزيمات القصر وإنزيم ديؤكسى ريبونيوكليز هو :

أن إنزيمات القصر لاتحلل DNA تحليلاً كاملاً ولكنها تكسر الرابطة الهيدروجينية ( كما يفعل إنزيم اللولب ) والتساهمية عند مواقع محددة على طوله , بينما إنزيم ديؤكسى ريبونيوكليز يحلل الـ DNA تحليلاً كاملاً حيث يحول الـ DNA ( البوليمر ) إلى وحداته الأساسية التى يتكون منها وهى النيوكليوتيدات ( مونيمرات ) وليس المقصود بالتحليل الكامل فصل مجموعات الفوسفات والقواعد النيتروجينية عن السكريات الخماسية فى شريط DNA . 

♢ قد تكون البكتيريا غير قادة على مقاومة فيروس ما :

 بسبب عدم قدرة تلك البكتيريا على إنتاج إنزيمات القصر ، أو أنها تمتلك إنزيمات قصر ولكنها لاتقاوم فيروس معين بسبب عدم إنتاجها لإنزيم القصر المعين الذى يستطيع أن يتعرف ويقطع عند موقع التعرف على الـ DNA الفيروسى . 

أهمية إنزيمات القصر : 

( أ ) تستخدم على نطاق واسع فى تقنيات الهندسة الوراثية :

حيث يمكن باستخدامها لصق قطعة معينة من جزئ الـ DNA بقطعة أخرى من جزئ DNA آخر حيث أنه : 

♢ عند معاملة شريطى DNA لكائنين بنفس إنزيم القصر يقص ويقطع جزئ DNA لكل كائن إلى قطع معلومة النيوكليوتيدات ويترك أطراف متكاملة مفردة الشريط مائلة لاصقة . 

♢ يمكن أن تتزاوج القواعد النيتروجينية للأطراف اللاصقة من الشريط الأول للكائن الأول مع القواعد النيتروجينية للأطراف اللاصقة من الشريط الثانى للكائن الثانى ثم يتم ربطهما معاً إلى شريط واحد بواسطة إنزيمات الربط . 

( ب ) تكونها بعض سلالات البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى المقاومة للفيروسات :

ثم تتعرف تلك الإنزيمات على جزئ DNA للفيروس المهاجم لتلك الكائنات وتهضمه وتقصه إلى قطع عديمة عديمة القيمة والمعنى وبالتالى لاتُترجم تلك القطع إلى بروتينات فلاتضر الفيروسات تلك الكائنات ولاتنتشر بها .

• شارك هذه المقالة