تأثير اجهاد الحرارة على الخمائر

تؤدي الى حث استجابة الصدمة الحرارية (HSR) Heat shock response خاصة عندما تتعرض الخلايا لحرارة دون المميتة، وتستحث الاستجابة أيضاً تحت ظروف اخرى مثل زيادة تراكيز المعادن الثقيل وزيادة تركيز الكحول وقلة التهوية، وتحتاج الاستجابة للصدمة الحرارية الى وجود عامل انتساخ خاص بالحرارة (HSTF) Specific heat shock transcription factor الذي يرتبط بالـ DNA ويؤدي الى انتساخ مجموعة من الجينات الخاصة بإجهاد الحرارة وتكون الجينات حاوية على توالي في ممهداتها هو (HSE) Heat shock element ويكون ارتباط العامل للـ DNA معتمدا على عملية التنشيط بالفسفرة المعتمدة على الحرارة. والاستجابة تقدح او تبدأ عند تجمع البروتينات الممسوخة وكذلك مشاركة الأغشية الخلوية الفعالة التي تساهم في نقل اشارة الاجهاد الحراري وتحولها الى اشارات حيوية. وفي المشاركة الاخيرة تلعب دهون الأغشية الدور الاساسي في تحديد الاستجابة للإجهاد الحراري.

والحرارة اللازمة لأقصى تنشيط في الخمائر تتراوح بين 40 – 50 م◦ ويكون ذلك معتمدا على مستوى الحوامض الدهنية غير المشبعة الموجودة في الأغشية. وتزداد النسبة المئوية للحوامض غير المشبعة في أغشية الخلايا التي هي تحت الاجهاد الحراري، ويمكن ان تشارك دهون الأغشية في تنشيط STRE تحت اجهاد الحرارة والملح وبذلك يظهر ان الدهون الموجودة في الأغشية الخلوية والبروتينات المرتبطة بها هي الاهم في حث الاستجابة.

وفي الخلايا المجهدة حراريا يمكن ان تزداد الحوامض الدهنية غير المشبعة بنسبة تصل الى  9% من دهون الأغشية، وتحصل زيادة في مثل هذه الحالة في C16 : 1 بنسبة 8.5% ونقصان في C18 : 1 بنسبة 0.5%. وبعد زيادة الحوامض الدهنية غير المشبعة تقل استجابة STRE سواء كانت مستحثه بالحرارة او غيرها مثل الملح.

وتتداخل الاستجابة للحرارة مع الاستجابة لوجود تراكيز عالية من كلوريد الصوديوم، فعند تنمية خلايا خميرة الخبز في وسط يحوي على 250 ملي مول كلوريد الصوديوم فانه يؤدي الى زيادة نسبة الحوامض الدهنية بنسبة 12.5% (C16 : 1 بنسبة 10.5% و C18 : 1 بنسبة 2%) وهذا يشير الى ان تغير نسب الحوامض الدهنية غير المشبعة تؤثر بشكل متداخل لحماية الخلايا تجاه هذين العاملين المجهدة للخلايا.

والخلايا ذات المستوى العالي من الحوامض الدهنية غير المشبعة في أغشيتها تكون أقل تحسسا للحرارة وهذا يعني ان STRE يقل تحسسها للحرارة والذي يحتاج الى رفع الحرارة بفارق 25 م◦ كي تتحسس في حين انه في الحالات الطبيعية يمكن ان يؤدي رفع الحرارة بمستوى 4 م◦ الى تحفيز الاستجابة.

وقد وجد ان جينات الاستجابة للصدمة الحرارية HSR يقل نشاطها بعد 4 ساعات من بدء التحفيز اي بعد ان تكون قد وفرت الحماية للخلايا وذلك بإحداثها تغييرات في دهون الأغشية والذي يعد العامل الأهم الذي بواسطته تتأقلم الخلايا لإجهاد الحرارة والملح على المدى الطويل.

ومن جهة ثانية فان الحرارة المرتفعة تؤدي الى تحفيز الجينات المسئولة عن تخليق بروتينات الصدمة الحرارية مثل Hsp82 , Hsp70 ويتغير مستوى الحث والتعبير عن جينات هذه البروتينات اعتمادا على مستوى الحوامض الدهنية غير المشبعة. لذلك يعتقد انه في الخمائر يوجد منظم حراري Thermostat مرتبطا بالأغشية له دور في حث مسارات الاجهاد الحراري والذي يؤدي بدوره الى تغيير النسب المئوية ونوعية الحوامض الدهنية غير المشبعة في الأغشية الخلوية.

والتحمل الحراري Thermo tolerance يقاس بقابلية الخلايا على الصمود للحرارة المميتة، اما قلة حساسية الخلايا فيتم بواسطة مسارات الاستجابة للصدمة الحرارية (HSR) والاستجابة للاجهادات العامة (GSR) في خلايا حاوية على مستويات عالية من الحوامض الدهنية غير المشبعة، فالخلايا الحاوية على تراكيز عالية من الحوامض الاخيرة يمكن ان تقاوم الاجهاد الحراري بدرجة كبيرة، وهذا يعطي الامكانية لهندسة الخلايا وجعلها تقاوم الاجهاد الحراري والملحي بواسطة تغيير نسب الحوامض الدهنية التي تحويها. واستجابة الخلايا للحرارة المرتفعة يحفز او يفعل مسار الحفاظ على سلامة الخلية ويكون ضروريا عند نمو الخلايا بدرجات حرارية عالية.

المصادر

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