نظام إشارات الميتوكوندريا فــي الخلايا النباتية تحت ضغط درجة الحرارة

واحدة مـــن المشاكـــل المركزية لعلم الأحياء النباتية الحديثة هي دراسة آليات الإختيار الجيني لمقاومة النبات للعوامل البيئية الضارة، مـــن بينها
تلعب درجة الحرارة دورا خاصا. فــي الواقع ، التغييرات فــي الوضع الخارجية ، بمـــا فــي ذلك التأثير
مـــن عوامل درجة الحرارة المجهدة ، والسبب
تغييرات عديدة فــي العملية التمثيل الغذائي للخلايا النباتية. فــي الظل نفسه ، يحصل تنفــيذ برنامج للتعبير الجيني الانتقائي و
يحصل تنفــيذ آليات الإختيار الجيني لمقاومة النبات للإجهاد.
يحصل تنفــيذ هذا البرنامج فــي نظام الخلية بأكمالية ويتضمـــن العديد
الأقسام: استقبال إشارة حول عمل عامل الإجهاد ، وانتقال الإشارة إلــى الخلية و
فــي الجينوم ، والتغيرات فــي التعبير عن مجموعة مـــن الجينات,
تخليق البروتينات (بروتينات الإجهاد) مع وظائف محددة ، وعمل هذه
البروتينات ، والتغيرات فــي استقلاب الخلية. تستمر هذه الأقسام فــي حفلة موسيقية ، أي تجد هناك
هـــو التكامل داخل الخلايا تأهدافك إلــى
تشكيل مقاومة الخلية للإجهاد.
كـــل هذه الأقسام عديدة
الفائدة ، ولكن فــي هذه الورقة سوف نتحدث فقط عن
حول تفاعل كل المعلومـــات وأنهظمة الطاقة لخلية تحت الضغط: علــى التعبير عن بروتينات الإجهاد ، علــى وظائفها ، علــى
العلاقات بين الميتوكوندريا النووية
خــلال تنظيم الأكسدة مـــن الجينات
التعبير أثناء الإجهاد فــي درجات الحرارة المـــنخفضة.
المواد والأساليب
الشتلات والنباتات البالغة مـــن القمح الشتوي (تريتيكوم إيستيفوم ل.) والجاودار (سيكال سيريل ل.) والذرة (
زيا ميس ل.) ، الخميرة (خميرة الخميرة),
تعلــىق وثقافة الكالس لخلايا الأرابيدوبسيس
(أرابيدوبسيس ثاليانا) استخدمت فــي العمل. معالجة درجة حرارة المواد الالمستخدمينة فــي العمل
تم تنفــيذ المـــادة كمـــا هـــو موضح سابقا [6 ؛ 7;
10; 11; 12]. تم إجراء كل المعالجة الحرارية للمواد النباتية فــي ظل ظروف مـــناخية خاضعة للرقابة فــي الغرف المـــناخية للفــيتوترون. سابقا
تم استخدام التقنيات الموصوفة مـــن أجل: عزل الميتوكوندريا [1] ، لتحليل الأحمـــاض الدهنية الحرة [12] ، لعزل ودراسة التركيبة
مـــن بروتينات الإجهاد [8 ؛ 9].
النتيجة والمـــناقشة
وقد تبين سابقا أنه مع
تقلبات درجات الحرارة ، تحدث تغييرات قوية فــي
نشاط الطاقة مـــن الميتوكوندريا وهذه
يحصل إختيار التغييرات وراثيا [2].
تؤدي تقلبات درجات الحرارة إلــى تغيرات فــي تكوين دهـــون أغشية الميتوكوندريا وفــي كمية ودرجة التشبع
مـــن الأحمـــاض الدهنية الحرة [12]. ربمـــا ، هذه
يمكن اعتبار مـــن الأحداث كإشارة حول
تأثير الإجهاد. تؤدي زيادة كمية الأحمـــاض الدهنية الحرة إلــى تغيير
غشــاء. تم إختيار آلية عمل فك الارتباط للأحمـــاض الدهنية الحرة [5] وتم إختيار دور بروتين الفصل PUMP ومضاد ADP/ATP فــي هذه الالعملية. تنسيق عمل مجمعات السلسلة التنفسية والأنهظمة المـــنفصلة
الفسفرة التأكسدية [9].
فــي حالة انخفاض حرارة الجسم، تبدأ البروتينات المـــنفصلة الكـــلاسيكية والأحمـــاض الدهنية الحرة والمسام غير النوعي فــي العمل. كـــل هذا
يؤدي إلــى انخفاض فــي اقتران الفسفرة التأكسدية، إلــى انخفاض
مستوى أنهواع الأكسجين الحرة والتوليد الحراري المحلي فــي الخلايا [5]. أظهرت ذلك
التوليد الحراري، كآلية دفاع ضد الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة المـــنخفضة، مـــنتشر علــى نطاق واسع فــي
المملـــكة النباتية وهي إحدى طرق حمـــاية النباتات التــي لا تتاليةة معها
درجة حرارة مـــنخفضة، مـــن التلف.
أثناء تقلبات درجات الحرارة، إلــى جانب التغيرات فــي نشاط الميتوكوندريا، يحصل تخليق بروتينات الإجهاد. علــى سبيل المثال، عندمـــا يحصل تبريد النباتات، يحصل تصنيع العديد مـــن بروتينات الإجهاد.فــي حالة الأكسدة والاختزال للميتوكوندريا الداخلية

يظهر التعبير التفاضلي
جينات التوتر. وقد وجد أنه التعبير
مـــن هذه الجينات يعتمد علــى نوع التوتر. فــي نفس الظل
الظل تجد هناك الجينات التــي يحصل التعبير عنها
تحت أي ضغط [3] .
اتضح أنه الميتوكوندريا تأخذ
المشاركة فــي تنظيم نشاط مجموعة مـــن جينات الإجهاد. علــى سبيل المثال، يحصل إعادة التبعية
التعبير عن جينات بروتين الإجهاد مـــن حالة الأكسدة والاختزال فــي سلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا
خميرة. وقد ثبت أنه أثناء الصدمة الحرارية
تجد هناك فرط الاستقطاب فــي الغشــاء الداخلي للميتوكوندريا، وتحفــيز التعبير الجيني لبروتينات الصدمة الحرارية وزيادة
مقاومة الخلايا لارتفاع الحرارة.
القضاء علــى فرط الاستقطاب الغشائي مع
يؤدي استخدام أدوات فصل الفسفرة التأكسدية أو البروتونوفور إلــى
توقف التعبير الجيني HSP 104 وفقدان مقاومة الخلايا لدرجة الحرارة [10]. ولذلك، فإن حالة الأكسدة والاختزال
ينظم غشــاء الميتوكوندريا الداخلي التعبير عن جينات البروتينات الحرارية
صدمة ويحدد مستوى التسامح الحراري للخلايا

يتم استخدام الخلايا المعلقة و
زراعة الأنهسجة لخطوط الأرابيدوبسيس المعدلة وراثيا مع تسلسلات حسية ومالعودةية لجين بروتين الإجهاد HSP 101
(يظهر التناظرية النباتية لبروتين HSP 104).
الاعتمـــاد علــى المقاومة الحرارية للخضروات
الخلايا مـــن تخليق هذا البروتين [11]. وهكذا، مع تقلبات درجات الحرارة فــي الخلايا
فــي النباتات، يعمل نظام الإشارات المرتبط بالميتوكوندريا (الشكـــل 3). يستشعر هذا النظام بداية الإجهاد الحراري، ويرسل إشارة عنه إلــى الجينوم، و
يغير التعبير عن الجينات المقابلة ،
السيطرة علــى تخليق بروتينات الإجهاد.