الاستجابة لإجهاد المجاعة Stringent response

تكاد تتفق استجابات الخلايا المختلفة للمجاعة SR في أنها تؤدي الى تقليل معدل النمو الى حد واطئ جدا وقد يصل الى الصفر في بعض البيئات الفقيرة بالمواد الغذائية مثل بعض المناطق البحرية.

ويمكن لاستجابة المجاعة ان تحفز مكونات او مسارات عاملة تحت ظروف اجهاد اخرى مثل تداخلها مع  الاجهاد التأكسدي وغيره.

فخلايا البكتريا في البيئات الفقيرة مثل البيئات البحرية او المياه الاخرى وعند تعرضها لشحة في المواد الغذائية يموت معظم أفراد المتجمع، ولكن جزء من خلايا المجتمع تنقسم بسرعة مكونة البكتريا الصغيرة جدا Ultramicrobacteria ، فالبكتريا البحرية التي تكون في المناطق السطحية حيث توفر المواد الغذائية والأوكسجين تكون بحجم طبيعي ولكن في الطبقات السفلى توجد البكتريا الصغيرة جدا السابتة. وفي المزارع العادية فان ما يتبقى من المزارع يصل الى 0.3% بعد دخول المزرعة حالة المجاعة لمدة 70 اسبوع. ويمكن ان تستحث استجابة المجاعة عند تعريض الخلايا للمواد القاتلة او المضادات الحيوية التي تؤدي الى خفض معدل النمو وتغير نمط التعبير الجيني، فمثلا عند تعريض E. coli من الموت المبرمج للخلايا والذي يمثل آلية انتحار مبرمج ويبقى جزءا من المزروع بشكل خلايا مثابرة وهي الخلايا التي أصيب فيها مسار الموت المبرمج بتلف وتستمر بالعيش باستعمال المواد الغذائية الآتية من تحلل الخلايا الميتة، ومن هذا يظهر ان هناك علاقة وثيقة بين استجابة المجاعة والمقاومة للمواد المضادة وكذلك الاجهاد التنافذي.

وتتشابه البكتريا الموجبة والسالبة لصبغة كرام والخمائر في آلية الاستجابة للجوع او المخمصة واغلبها يكون علــــــــــــــــــــى مستوى الترجمة للحوامض الامينية، فعند نقص الحوامض الامينية يصادف الرايبوزوم جزيئات من tRNA غير محملة بالحوامض الامينية تدخل الــــــــــــــــــــــى الموقع A site علــــــــــــــــــــى الرايبوزوم وعندها سيتوقف الرايبوزوم ويتحفز الجين relA الـــــــــــذي ينتج عامل المجاعة بروتين relA وهــو  (p)ppGpp synthetase  ATP : GTP 3'  pyrophosphotransferase الذي يقوم بفسفرة نيوكلوتيدات الكوانين لإعطـــــــــــــــــــــــــــــــــــــاء (p)ppGpp و tetraphosphoguanosine) -3',5') ويرتبط عامل المجاعة الأخير (P)ppGpp او ما يسمى بالمنذرات Alarmons الى الانزيم RNAP ليوقف عمليات انتساخ الاوبرونات rrn operons الخاصة بتخليق rRNA وكذلك يوقف انتساخ جينات البروتينات الرايبوزومات في الوقت الذي أصبحت الرايبوزومات الموجودة أصلا قد تم الاستغناء عنها لأنه لا توجد حوامض الامينية.

والاجهاد التأكسدي يحث تكوين ppGpp وكذلك التعرض للحرارة وهذا يعني ان مركبات الاوكسجين الفعالة يمكن ان تطلق عامل المجاعة.

ومن جهة ثانية وجد انه في البكتريا B. subtilis تكون استجابة المجاعة ضرورية لمقاومة المضادات الحيوية الذاتية التي تنتجها، وما لم تخفف هذه الاستجابة فان الخلايا ستستمر في مقاومة المضادات ولا تعاني من التحلل ولكن ينخفض نموها الى معدلات واطئة جدا، ويلاحظ في هذه البكتريا ان البروتين relA يحث عملية التبوغ عند نقص المواد الغذائية، ويعتقد ان الجين  SpoOA وهو الجين الأول في عملية التبوغ يكون مسئولا عن تكوين   ppApp ,(p)ppApp.

والمقاومة للمضادات في الخلايا الجائعة يعتقد انها ناتجة من الالفة العالية لارتباط (p)ppGpp الى الرايبوزومات والتي يمكن ان تمنع تأثير المضادات المؤثرة عليها مثل Aminoglycoside ، كما ان تراكم هذه النيوكلوتيدات يؤدي الى تباطؤ وتكاسل الرايبوزومات وبذلك تكون قليلة التأثر.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .