hrp، ژن‌های، ترشحی، گیاهی، پروتئین‌های، میزبان

2011).
سیستم‌های ترشحی باکتریباکتری برای اینکه بتواند فاکتورهای بیماری‌زایی را به داخل سلول وارد کند از سیستم‌های ترشحی استفاده می‌کند. سیستم‌های صدور پروتئین در تمام ارگانیسم‌های زنده شامل باکتری‌های گرم منفی و ارگانل‌های یوکاریوتی مشتق از آنها حضور دارند (رابرت و رایان، 2011). در مقایسه با موجودات دیگر، باکتری‌های گرم منفی سیستم‌های مستقل بسیاری را برای صدور پروتئین دارا می‌باشند که شامل 5 سیستم در باکتری زانتوموناس می‌باشد که در یک تقسیم‌بندی می‌توان، آنها را در قالب 2 گروه بررسی کرد، گروهی که طی یک مرحله وابسته به انرژی پروتئین را از عرض غشای داخلی و خارجی باکتری عبور داده و آنرا به فضای آپوپلاستی یا حتی درون سلول میزبان تزریق می‌کند که شامل سیستم‌های نوع I، III و IV هستند و همچنین گروهی دیگر که عمل انتقال را طی دو مرحله صورت می‌دهند که شامل سیستم‌های نوع II و V می‌باشند و وابسته به مسیرهای عمومی ترشح یعنیsec و tat می‌باشند (آشا و همکاران، 2003).
آزمایش‌های انجام شده نشان می‌دهد که سیستم‏های ترشحی باکتری‌ در بیماری‌زایی آن نقش مهمی را ایفا می‏کنند که از این نظر سیستم ترشحی نوع سوم از اهمیت بسزایی برخوردار می‏باشد (کانگ و همکاران، 2002) که در ادامه به معرفی این سیستم ترشحی و اجزا آن می‏پردازیم.
سیستم ترشحی نوع III (TTSS)
سیستم ترشحی نوع III ابزاری تحت اختیار باکتری جهت جابه‌جایی پروتئین‌های بیماری‌زا به درون سیتوسول سلول‌های میزبان می‏باشد (دانگر و همکاران، 2005). پروتئین‌های سیستم ترشحی تیپ III که توسط خانواده‌ی ژنی hrp در باکتری‌های گرم منفی از جمله باکتری زانتوموناس کد می‌شوند را به چهار گروه ساختاری، افکتور، چاپرون و تنظیمی می‏توان تقسیم کرد (زیمارو و همکاران، 2011).
مکانیسم صادر کننده‌ی TTSS معمولاً متشکل از 20 پروتئین مختلف و شامل پروتئین‌های محلول سیتوپلاسمی، پروتئین‌های غشای خارجی و پروتئین‌های غشای داخلی است (هووک، 1998 و بوخنر و بوناس، 2002).TTSS باکتری‌ها را قادر می‌سازند که یک تنوعی از افکتورها را مستقیماً به سیتوسول میزبان بفرستند و باعث دستکاری پروسه‌های سلولی میزبان شوند و به‏نفع باکتری آنها را از درون تخریب کنند (کلمنت، 1983). ژن‌های کد کننده‌ی سیستم ترشحی تیپ III روی عناصر ژنتیکی غیر پایدار، پلاسمیدها و جزایر پاتوژنیستی واقع شده‌اند که شامل خانواده‌ی ژنی hrp در Xanthomonas citri و سایر باکتری‌های گرم‏ منفی و بیماری‌زای گیاهی می‌باشند (آلفانو و کولمر، 1997 و بوخنر و بوناس، 2002).
در xcc مانند سایر پاتوژن‌های گیاهی ژن‌های کد کننده‌ی TTSS درون یک گروه بیماریزاییدسته‌بندی می‌شوند (هکر و کپر، 2000). تشریح ژنتیکی TTSS برای اولین بار در P.syringae با کشف موتانت hrp پاتوژن لوبیا pss آغاز شد که توانایی ایجاد پاسخ فوق‏حساسیت در گیاهان غیر میزبان مانند توتون و بیماری‌زایی را در لوبیا از دست داد (دانگر، 2005).
ژن‌های hrp و نقش دوگانه‌ی آنهاژن‌های hrp که تا کنون فقط در باکتری‌های گرم منفی دیده شده است، ژن‌هایی هستند که وجود آنها در این باکتری‌ها برای قابلیت ایجاد نشانه‌های مشهود بیماری برگیاه میزبان و همچنین القای فوق‏حساسیت بر روی برخی از گیاهان که به طور طبیعی به آن باکتری آلوده نمی‌شوند ضروری است. توانایی باکتری در تکثیر و رسیدن به جمعیت‌های بالا در گیاه حساس، تراوش سلولی و تولید پروتئین‌های هارپین از دیگر اعمالی است که در باکتری به کمک این گروه ژنی انجام می‏شود (لیندگرن، 1997 و هیث، 2000).
بیان ژن‌های hrp تحت تأثیر شرایط محیطی و در ارتباط با میزبان می‌باشد که باکتری با استفاده از مکانیسم Q.S از شرایط محیطی اطراف خود آگاه و باعث القا یا مهار بیان ژن‌های مذکور می‌شود (باسلر، 1999 و اسلتر و همکاران، 2000). ژن‌های مربوط به کلاستر hrp در باکتری عامل شانکر توسط پروتئین‌های HrpX و HrpG کنترل می‌شوند (بگدانف و همکاران، 1996).
اغلب گونه‌های باکتریایی دارای دو مجموعه‌ی متمایز ژن hrp هستند که در قالب دو گروه تنظیمی و کاربردی مطرح می‌شوند. بیان ژن‌های hrp در حضور بعضی مواد غذایی، به وسیله‌ی ژن‌های تنظیمی دیگر باکتری‌ها و توسط مولکول‌‌های علامت دهنده‌ی گیاهی کنترل می‌شوند (استال، 1989). این گروه ژنی دومنظوره تحت عنوان کلاستر ژنی hrp برای اولین بار در Pseudomonas syringae شناسایی و مورد مطالعه قرار گرفت (لیندگرن و همکاران، 1986). اولین گزارش مربوط به ژن‌های hrp در جنس Xanthomonas توسط Stall (1989) و در زیرگونه‌ی campestris مورد چاپ و نشر قرار گرفت (آرلات و همکاران، 1991).
همچنین این کلاستر ژنی در Xanthomonas campestris pv. visicatoria (بوخنر و بوناس، 2002) در X. oryzae pv. oryzae (زو و همکاران، 2000) و همچنین درX. a Pv. Glycines (کیم و همکاران، 2003) مورد مطالعه قرار گرفته است. مجموعه ‌ژن‌های کلاستر ژنی hrp دارای همولوژی بالایی نسبت به هم در گونه‌های مختلف زانتوموناس می‌باشند (کاناموری و همکاران، 1999). با انجام مطالعاتی مثل غیر فعال سازی ژن‌های مختلف hrp با جهش‌های هدفمند می‌توان به نقش آنها چه در بیماری‌زایی و چه در القایHR پی‌برد، در مطالعه‌ای با جهش بر روی hrpB، hrpD و hrpF که در سال 2005 توسط Dunger صورت گرفت به روشنی به این مهم اشاره می‌کند.
پروتئین HrpN به‏عنوان اولین السیتیور القا کننده‌ی واکنش فوق حساسیت در دهه‌ی 1990 معرفی شده است (مالونی و همکاران، 2005). همچنین ژن pthA به‏عنوان اولین السیتیور محرک بیماری در زانتوموناس می‌باشد که مورد مطالعه در این گونه قرار گرفته است (سواروپ، 1999). در کلاستر hrp، 9 ژن به صورت حفاظت شده در جنس‌های مختلف باکتری‌های گرم منفی و بیماری‌زای گونه‌های جانوری و گیاهی عمدتاً در شکل‌گیری ترانسلوکون در سیستم ترشحی نوع III فعال هستند که hrc نامیده می‌شوند (بوخنر و بوناس، 2002). این گروه ژنی عموماً در ناحیه‌ی کروموزومی و با اندازه‌ای حد فاصل بین kb 30-20 قرار دارند (لی، 2012).
نواحی مربوط به ژن‌های hrc-hrp در باکتری‌های پاتوژن ناحیه‏ی بیماری‌زایی نامیده می‌شوند (تاکور و سوهال، 2013). ژن‌های hrp حداقل دو عملکرد تنظیم بیان سایر ژن‌ها و سنتز پروتئین‏های هارپین، را عهده‏دار هستند و به طور کلی این ژن‌ها با همکاری سایر ژن‌ها مانند ژن‌های avr به‏صورت یک پازل در ایجاد واکنش فوق حساسیت و مقاومت به بیماری عمل می‌کنند (بوخنر و بوناس، 2002).
hpaG اولین هارپین جداسازی شده از گونه‌ی زانتوموناس می‌باشد که با موفقیت و با بهره‌گیری از علم مهندسی ژنتیک و DNA نوترکیب علیه ویروس موزاییک توتون و القای پاسخ فوق حساسیت با موفقیت بررسی شده است (لی و همکاران، 2005). قابلیت القای پاسخ HR در برابر ویروس موزاییک توتون در مورد هارپین‌های hrpG و hrpX نیز به اثبات رسیده است (آلفانو و کولمر، 1997).
هارپین حاصله از بیان ژن hrpN در پژوهشی توسط دکتر حبشی و همکاران وی (1387) در مرکز بیوتکنولوژی کشاورزی کرج برعلیه بیماری آتشک در دو گیاه سیب و گلابی تست شده که تأیید کننده‌ی اثر هارپین‌ها در القای پاسخ دفاعی فوق حساسیت برعلیه بیماری مزبور در دو گیاه مورد مطالعه می‏باشد.
هارپین‌ها و نقش آنها در القای پاسخHRفوق حساسیت نوعی پاسخ دفاعی یا به‏عبارتی فرآیند سریع مرگ سلولی در موضع عمل بیمارگر در گیاه می‌باشد که توسط استکمن (1915) در بیماری‏های قارچی و 50 سال بعد در بیماری‌های باکتریایی توسط گودمن (1965) کشف و مورد مطالعه قرار گرفت (محمدی، 1381). ویروس موزاییک توتون، پژمردگی فوزاریومی در پنبه و همچنین آتشک گلابی از جمله‌ بیماری‌های گیاهی می‌باشند که با استفاده از هارپین‌ها توانسته‌اند میزبان‌های آنها را برعلیه فیتوپاتوژن مربوطه متحمل نمایند (دونا و همکاران، 1999).
هارپین‌ها ممکن است با هم تشکیل دایمر دهند که این موضوع می‌تواند به برهمکنش بهتر پاتوژن با غشای گیاه کمک نماید و یا به عبارتی باعث تقویت هارپین در راستای عمل مربوطه در گیاه ‌باشد (هیث، 2000). این پروتئین‌های غنی از گلایسین، کوچک و مقاوم در برابر حرارت و شرایط اسیدی توسط باکتری و در پاسخ به شرایط محدود محیطی تولید می‌شوند، بنابراین تولید و خالص‌سازی آنها در محیط کشت و به کمک کشت بافت کار مشکلی می‌باشد (لیندگرن، 1997)، صفات مربوط به هارپین‌ها در گونه‌ی زانتوموناس با توجه به اینکه شناسایی و توالی‌یابی شده‌اند همچنان تا حد زیادی ناشناخته‏اند (دونگر و همکاران، 2005)، از طرفی بازدارنده‌های متابولیسم گیاهی می‌توانند مانع از عمل هارپین‌ها شوند، به‏عبارت دیگر می‌توان این‌چنین برداشت کرد که در هنگام آلوده شدن گیاه به بیماری و در پاسخ به حضور هارپین در داخل گیاه تولید مهارکننده‌های متابولیسم گیاهی به منظور ممانعت از عمل هارپین‌ها در گیاه و همچنین به‏عنوان سیگنالی در جهت فعال‌سازی مسیرهای دفاع عمومی گیاه برای القای پاسخ فوق حساسیت و در نتیجه بالا بردن آستانه‌ی تحمل گیاه در برابر بیمارگر القا می‌شوند (زیمارو و همکاران، 2011).
بهره‌گیری از مهندسی ژنتیک در مقاومت به بیماری‌هامقاومت در برابر بیمارگرها، آفات و همچنین عوامل غیر زنده‌ی محیطی که در تقابل با اهداف انسانی و در تعامل با گیاه می‌باشند همواره در راستای کاهش اثرات سوء آنها بر عملکرد و کیفیت محصولات گیاهی مورد توجه بوده است. راه‌های مبارزه‌ای بسیاری اعم از راهکارهای به‌زراعی، مبارزه‌ی شیمیایی و یا مکانیکی و همچنین روش‌های بیولوژیکی و روش‌های نوین وابسته به تکنیک‌های مهندسی ژنتیک وجود دارد که بسته به شرایط می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.
در میان راهکارهای متنوع برای بهبود مقاومت گیاهان به بیماری‌های باکتریایی به واسطه‌ی مهندسی ژنتیک، تولید پپتیدهای ضد باکتریایی با منشأ غیر گیاهی، مهار بیماری‌زایی باکتری یا فاکتورهای بیماری‌زایی، تقویت واکنش‌های دفاعی طبیعی گیاه و القای مرگ برنامه‌ریزی‌شده به طور مصنوعی در جایگاه آلودگی را می‌توان نام برد. مهندسی ژنتیک تظاهر



قیمت: 11200 تومان

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *