مقالات

الزئبق وفيزيولوجيا الفطريات

حسب (1975 Ross) فإن ارتباط الزئبق بخلايا الخميرة يختلف في كثير من الطرق عن باقي المعادن، إذ يكون معدل الارتباط بطيئا وكذا عملية استعادته(desorption) تكون بطيئة ومرتبطة بالحرارة.

عند درجة 38م° فإن إستعادته في وجود فائض من cysteinتكون %90أما عند 72م° فيكون % 40 فقط بعد ساعتين ومنحنى الزئبق المضاف على صورة HgCl2يبدي مرحلة انحدار حتى معدل 18 mM/Kgولكنه بعد هذه النقطة يظهر انعطاف. في حالة أيون + UO22وكاتيونات اخرى معروف أنها ترتبط بمجاميع الفوسفوريك فإن مرحلة الانحدار لمنحنى الارتباط تضمن فقط .1 mM/Kgهذا يوحي أن الـ Ligandsالتي ترتبط بالزئبق تكون مختلفة عن تلك التي ترتبط بالكاتيونات الأخرى  .(1959،Rosthstein) امتصاص الزئبق بواسطة خلايا الخميرة كان مرفوقا بفقد سريع لأيونات البوتاسيوم من الخلايا  .(1959 ،Rothstein) إن التغير في نفاذية البوتاسيوم لا يكون نوعيا لأيونات + Kوحركة الأيونات خلال الغشاء تكون متاحة في الاتجاهين ولا يوجد ارتباط بين الزئبق المضاف وتدفق الـ+ Kوقد يكون هناك استجابة للخلايا الفردية (Passawوآخرون 1960) وقد يكون لجسور الـ S-Hg-Sفي الغشاء يكون دور في الاجهاد الذي يؤدي حتما مباشرة إلى انتشار هدم الغشاء. توجد معطيات محدودة عن امتصاص الزئبق من قبل الخلايا الأخرى، درس ( 1958Owensو Miller)توزيع الزئبق المشع 203Hgبجرعات أقل من السامة لكونيديات . ووجد أن كمية هامة من الزئبق توجدNeurospora sitophela وAspergillus niger فطر في ترسبات كسور خاصة عند التثفيل 80000-10000 x gوخلص (1958) Miller, Owensإلى أن الزئبق قد امتص من قبل الخلايا ثم أصبح مرتبطا بمركبات العضيات الخلوية. تختلف معايير انتخاب تراكيز الزئبق القريبة من التراكيز المميتة والتي تكون ضارة لقدرتها على تخريب الأغشية الخلوية عن التراكيز التي تؤدي إلى الضرر في حالة الفطريات الأخرى. عند دراسته امتصاص مثيل خلات الزئبق(PMA) في كل من السلالات المقاومة والحساسة لفطر P. avence (a )(1972 ،Greenawayحيث ارتبطت أيونات + Phenyl Hgبسرعة بخلايا كل من العزلات المقاومة والحساسة وكمية مماثلة تحررت بعد غسلها في 2mMمن الـ . cysteineإن )،Greenaway (1972قد اعتبر أن أيونات + Phenyl Hgالتي لم تتحرر بواسطة الغسيل عن طريق الـ cysteinقد انتقلت إلى داخل الخلايا. إلاّ أن عودة أيونات + Hg2في محلول الـ cysteinيكون بطيئا خاصة عند درجة الحرارة العادية أو أقل ) Passawو (1960 ، Rothsteinويختلف بمجرد الغمس السريع في محلول cystein 2mMالذي لا يمكن ان يحرر كل الزئبق المرتبط بالسطح الخارجي للخلايا. بينت بعض الدراسات الحدث بطرق غير مباشرة أن الزئبق ينتقل إلى داخل خلايا بعض الفطرياتوتقوم هذه فطريات بميثلة الزئبق غير العضوي عند تراكيز لم يكن لها تأثير ظاهري على النمو (1975 Ross).

1 – مظهرالتأثيرات الفيزيولوجية للزئبق على الفطريات

حسب (1966) Weebللزئبق ألفة كبيرة بمجاميع SHوهذا هو الأساس في سميته ، وهـو مثبط انزيمي قوي، وهناك اعتقاد كبير بأنه في حالة الخمائر فإن الخلايا ممكن أن تموت مـن خـلال تخرب الغشاء الخلوي ولكن لا يوجد معلومات ميسرة للمقارنة بالفطريات الأخرى. يرتبط الزئبق مـع أنظمة الأغشية الدالية للخلايا) Matsuiوآخرون، (1962ويتفاعل مع النواة ولكن غير معـروف إن كان قبل او بعد تخريب النفاذية الخلوية ) .(1975,Rossإن التأثير التراكمي للزئبق فـي الحيوانـات
وإعادة تحويله إلى أيون مثيل الزئبق + MeHgبواسطة البكتيريا قد نوقش من قبل العديد من البـاحثين ولكن توجد معلومات قليلة في حالة الفطريات. إن ميثلة الزئبق المضاف على صورة HgCl2يمكـن Kaars وVonk) A. niger ( والــ1971 ،Landner) Nerospora crassa أن تتم بواسطة Hg+2 يحفز مثيله أيونDL-Homosystein ( أن1971) Landner (.

لاحظ1973 ، sijpesteijn والـ DL homocysteinمعروف أنه آخر طليعة للميثيونين في فطر .(ref) Nerosporaواقتـرح (1971) Landnerأن الزئبق يرتبط بمجاميع الـ SHفي .DL homocysteinإن الميثلة الطبيعية للـ DL homocysteinإلى ميثيونين يمكن أن تعوض بنقل مجموعة ميثيل إلى ذرة الزئبق . لم يجد Vonkو (1973) Kaais Sijpesteijnتأثيرأ تحفيزيأ للـ homocysteinعلى ميثلة الزئبق بواسطة فطر َ. A. Nigerأو S. brevicaulisولكنه أشار إلى أن المحتوى العالي للمركبات الكبريتية الذائبة
الداخل لخلوية مثل ما يظهر ذلك في Ashworth) A. nigerو (1964 ،Aminيمكـن أن تغطـي تاثير المركبات الكبريتية المضافة.

2 – مقاومة الفطريات للزئبق

سجلت المقاومة ضد الزئبق من قبل العديد من الفطريات،فقد لاحظ Spanisوآخرون) (1962أن فطر Penicillium spو Aspergillus spيمكن ان تطور مقاومة لبقايا المبيدات الفطرية الزئبقيـة في التربة . كما أن استعمال مثل هذه المبيدات تأكد أنه يـؤدي إلـى زيـادة المقاومـة لـدى فطـر (. هذه1955، Russel) Penicillium roqueforti ( و1975 ، Ross) Pyrenophora avenae المقاومة تم تسجيلها أيضا لدى العديد من الفطريات التي تكون فوق بـذور الشـوفان )،Greenaway .(1972لقد اقترح أن المقاومة لدى فطـر Bonaly) Candida utilisوآخـرون، (1961والــ Ashworth Aspergillus nigerو 1964 ،Aminتعود إلى المعدل العالي إلى المركبات الكبريتية
غير البروتينية داخل الخلية والتي يمكن ان ترتبط بالزئبق ثم تؤدي إلى إزالة سميته . وجـد Rossو (1973) Oldان مقاومة الزئبق لفطر pyrenophora avenaeقـد انخفضـت عنـد المعاملـة بالمركبات ) reagentوالمواد التي تستطيع الارتباط بمجاميع الثيول مثل حمض خلات اليود وأقترح أن مقاومة الزئبق في هذه الفطريات يعود إلى إزالة التسمم الداخل خلوي بواسطة مركبات الثيـول. إلا أنه بالرغم من وجود كمية هامة من الثيول غير البروتيني في كل من العزلات المقاومـة والحساسـة
للزئبق في فطر P.avenaeفلم يكن هناك فرق بينهما لا من الناحية الكمية ولا من ناحية التركيـب الكيميائي ) .(1974, Rossاقترح أن إنتاج الصبغات الحمراء التي لها القدرة على التمخلب مع الزئبق في العزلات المقاومة انهـا الأسـاس فـي المقاومـة ) (1971 ،Greenawayإلاّ أن، Sheridan)  (1971لم يوجد ارتباط بين إنتاج الصبغيات ومقاومة الفطر. إن إمكانية أن انخفاض النفاذيـة يعـزى إلى الزئبق وتفسيره بمقاومة الزئبق لم يدرس بصورة ملائمة وكاملة، إذا لم يوجد فرق فـي النفاذيـة
لدى كل من السلالات الحساسة والمقاومة لفطـر P.avenaeعنـد معاملتهـا بــ +Phenyl Hg ) .(1971 ،Greenawayيبدو انه يوجد تلازم بين أيض المثيونين ومقاومة الزئبـق فـي الخمـائر .( فــي خميــرة1971 ، Landner) Nerospora crassa( و1974 ، Sherman وSingh) Saccharomyces cervisiaeفإن مقاومة ميثيل الزئبق كانت مرتبطة بالحاجة إلى الميثيونين الـذي أمكن تخفيفها بميثيل الزئبق + MeHgومظهر مقاومـة + MeHgأمكـن إزالتـه بواسـطة إضـافة الميثيونين للبيئة ) Singhو (1974 ، Shermanهذه الملاحظات أمكن تفسيرها من خلال افتـراض أن مركبا قابلا لآزالة سمية + MeHg ومتلازم مع تخليق الميثونين يتراكم في الخلايا المقاومة ويثـبط
بناء الميثيونين مؤديا إلى وجود عوز في المثيونين. تقليل الحاجة إلى الميثيونين في وجـود +MeHg يمكن ان نعود إلى ارتباط هذا المركب بـ + .MeHgفي حالة N.crassaفإن الحالـة تختلـف فـي بعض الأحيان. إن الميثونين يخفض مقاومة كل من HgCl2 وميثيلة الزئبـق (1971 ، Landner). الذي يبدو أكثر غرابة، إن إزالة التسمم بالزئبق تتم من خلال تحويله إلى الصورة التي تعتبـر اكثـر صور الزئبق العضوي سمية(1966 ،Webb ) . وفي فطـر Aspergillus Nigerفـإن انخفـاض الزئبق لم يكن له ارتباط باختزال الميثلة الزئبق وبالمثل فإن اختزال مقاومة HgCl2التي لوحظت في وجود الميثونين لم تكن نتيجة لاختزال ميثلة الزئبق لذا فإن العلاقة بين الزئبـق والميثـونين تتطلـب المزيد من الدراسة.

الاعتبار المهم الذي يجب أن يؤخذ هو قدرة وقابلية Hg+2على تكوين معتقـدات مع الميثونين Birgerson) in vitroو آخرون1973)،والذي يمكن أن يؤثر علـى الامتصـاص
وبالتالي على مصير كل منهما عند إضافتهما مع بعض إلى البيئة المغذية.

2. 1 – آلية مقاومة الزئبق ومركباته

1.1.2 – إزالة سمية الزئبق اللاعضوي

إن إزالة نسبة أيونات + Hg2ومركبات الزئبق العضوية تتضمن إزالة المعادن من بيئة النمو، وحسب Robinsonو (1984) Tuovinenفقد تم اقتراح آليتين متضافرتين هما:

  1. بناء وتخليق مركبات ثيولية لها القدرة على الارتباط بمركبات الزئبق وبالتالي تنقص من سميتها للخلية.
  2. وجود حاجز للنفاذية يمكن له أن يحد من دخول الزئبق إلى الخلية.

يتضمن المسار الأول مركبات غنية بالكبريت يطلق عليه مصطلح الممخلبات النباتية )Ortiz وآخرون، .(1995تتميز الممخلبات النبتية بكونها مركبات ذات وزن جزيئي صغير تتكون من بيبتيدات مرتبطة بالمعادن وفد وجدت على مستوى كل من النباتات والفطريات ) Wingeوآخرون، .(1998ينطلق بناء هذه الممخلبات النباتية من تكوين كتل من الجلوتاثيون. إضافة إلى الدور الهام الذي يلعبه الجلوتاثيون في حماية الخلية من الإجهاد التأكسدي وكذا كونه يمثل الطليعة في بناء الممخلبات النباتية فإنّه ذاته يمكن أن يكون معقدات مع المعدن الثقيلة في الخلايا. أثبت البناء الحيوي ( حيث لوحظ1989 ، وآخرونDameron) Candida glabrata في فطرCd(II)-GSH لمعقدات أن المقاومة المكتسبة للمعدن تعود إلى جزيء سيتوزولي يتحفز بارتفاع الكادميوم وهو يتكون من البيبتيدات الكبريتيةالتي تغطي بلورات كبريتيد الكادميوموالت تم تعريفها فيما بعد بفطر (1997 ، وآخرونMiersch) .( لاحظ1997 ، وآخرونLi) Schizosaccharomyces pombe زيادة في بناء المركبات الكبريتية في وجود الكادميوم في الفطرين المائيين Heliscus ludumensis و Varicosporium elodeaeعندما يرتفع تركيز الكادميوم إلاّ أن ذلك لا يحدث في حالة وجود كل من الزنك أو النحاس.

وفي كل الحالات التي تم دراستها إلى حد الآن والتي تتضمن أكثر من 100كائن مقاوم للزئبق ) Robinsonو (1984 Tuovinenفقد لوحظ أن الزئبق يتحول إلى الصورة المتطايرة والتي من خلالها يزال من بيئة النمو)شكل .(1إن الزئبق المتطاير مرده تأثير أنزيم mercuric reductase القابل للتحفيز والذي لوحظ على مستوى العديد من السلالات البكتيرية مثل ،P. aureginosaP. putida ،T. ferroxidants ،S.aureusإلخ. لقد أمكن وبصورة مطلقة التمييز بين السلالات الحساسة والسلالات المقاومة على أساس تحويل+ Hg2إلى الصورة المتطايرة باستخدام 203 Hgcl2أو . 203Hg- PMAوجد أن المستحضرات الأنزيمية النقية من بكتيريا S.aureus ، E. coli
و. Pseudomonas spلها القدرة على تحويل + Hg2إلى الصورة المتطايرة مثل ما هو الحال في حالة المعلق الخلوي الكلي لهذه السلالات. إلاّ أن تحديد طبيعة الزئبق المتطاير يبدو أنّها مسالة حرجة وذلك لأن كلاّ من الزئبق المعدني  (Hg)° ومركبات الزئبق العضوية مثل ثنائي ميثيل الزئبق تكون متطايرة. وفي أغلب الحالات التي درست وليس كلها تبين أن الزئبق المعدني  (Hg)°هو الناتج النهائي المتطاير لعملية إزالة السمية، لدرجة أصبحت فيها مقاومة الزئبق وتطاير الـ° Hgمترادفين
أساسين. لقد تبين أن كلا من الخلايا السليمة والمستحضرات الأنزيمية لسلالة E. coliالمقاومة للزئبق تستطيع أن تحول الزئبق المضاف على صورة HgCl2إلى الصورة المتطايرة. إن المستحضر الأنزيمي ينشط + Hg2بالاعتماد على أكسدة NADPHمما دفع الباحثين إلى استخلاص أن +Hg2 يختزل بالتلازم إلى الزئبق المعدني.

وإلى حد الآن فإن أغلب الأدلّة المقنعة على أن الزئبق المعدني هو الصورة المتطايرة للزئبق الناتج من عملية إزالة سمية + Hg2مصدرها التحاليل المتضافرة باستخدام كل من كروموتوغرافيا الغاز ومطيافية الكتلة. لوحظ أن الصورة المتطايرة للزئبق الناتج من سلالة E. coliتكون قابلة toluene وchlocoform ، cyclohexone ، benzene للذوبان في المذيبات العضوية مثل ) Summersو .(1972 ،Silverإن الزئبق المعدني يذوب في المذيبات العضوية حتى تركيز 10-5 M ) Moserو .(1957 ، Voightإلاّ أنه نظرا لأن مركبات الزئبق العضوية مثل مثيل الزئبق تذوب أيضا في المذيبات العضوية فإن دراسة تنوع الزئبق المتطاير يبدو أنها حرجة لتقنينها وذلك لإمكانية أن مثيل الزئبق يمكن أن يكون الناتج النهائي لعملية إزالة السمية. أظهرت مستخلصات tolueneلمزارع بكتيرية تم تعرضها للـ 203HgCl2لمدة 7دقائق على درجة °37م بعد تحليله بالجهاز المتزاوج بين كل من الكروماتوغرافيا ومطيافية الكتلة قمة واحدة في كروماتوغرافيا الغاز وبزمن احتباس مميز للزئبق المعدني. و لم يلاحظ وجود مركبات ذات وزن جزئي كبير تحتوي على صورأخرى للزئبق ، لذا أصبح تطاير الزئبق بالبكتيريا المقاومة مرادفا لإنتاج الزئبق المعدني) Robinsonو،Tuovinen .(1984وهذا قد يكون في بعض الأحيان مضللا وذلك لأنّه بالرغم من أن آلية مقاومة + Hg2تبدو متماثلة في العديد من الأجناس البكتيرية إلاّ أن دراسة تنوع الزئبق المتطاير لم تجري إلاّ على عدد محدود من السلالات. ومع ذلك فإن هذه الآلية المقترحة تدع مها الدراسات الأنزيمية التي أشارت إلى الاختزال المرتبط بالـ NADPHلأيونات + .Hg2وبما أن العديد من البكتيريا لها القدرة على تحويل + Hg2 إلى صورة أخرى متطايرة للزئبق والتي يكون من ضمنها مثيل الزئبق فإن إمكانية أنّه تحت بعض الظروف فإن هذه السلالات يمكن أن تكون مركبات زئبق متطايرة أخرى.

2.1.2 – إزالة سمية مركبات الزئبق العضوية

يعتقد أن إزالة سمية مركبات الزئبق العضوية تنتج من هدم الرابطة C-Hgبإنزيم mercuric بواسطة إنزيمHg° إلىHg2+ يتبع ذلك اختزالorganamercurial lyase .reductaseولقد أمكن تنقية هذين الأنزيمين من البكتيريا المقاومة. أول ما اكتشف من هدم لمركبات الزئبق العضوية كان ذلك بواسطة البكتيريا المقاومة للزئبق . Peusodomonas spالمعزولة من التربة. حيث تبين)باستخدام 203 Hgأو 14Cالمرتبط بالـ (PMAأن هذه السلالة تقوم بهدم PMA إلى ° Hgوبنزين. ويختفي حوالي %70من الـ 203Hgأو الـ 14Cمن البيئة المغذية خلال ساعتين. نواتج التفاعل يمكن فصلها عن طريق الادمصاص بواسطة الكربون النشط ثم تجري لها التمليص بواسطة الـ tolueneمما يدلّ على أن الرابطة C-Hgقد انفكت. تبين عن طريق كروماتوغرافيا الغاز أن جدر الفينيل للـ PMAيتحول إلى البنزين بينما الزئبق المتبخر فقد اتضح أنّه زئبق معدني. في تجارب مماثلة تبين أن نواتج مثيل الزئبق هي الميثان والزئبق المعدني )،Furukawa .(1969تبين بعد ذلك أن مستحضر الأنزيمات النقية من هذه السلالات لها القدرة على هدم pHMB إلى ° Hgوحمض البنزويك الذي تم فصله بواسطة كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ) Tezukaو 1976 ،Tonomura؛ .(1978إن بلازميدات مقاومة الزئبق ذات المجال الواسع الواسعة ، ، EMC ، MMC ، PMA تشفر لمقاومة كل منPseudomonas aeruginosa لبكتيريا ،pHMB ،merbromin ،thimerosalولكن هذه البكتيريا لا تستطيع هدم سوى الأربع مركبات الأولى. وبالمقابل فإن بلازميدات مقاومة الزئبق ذات المجال الواسع لبكتيريا E. coliتشفر للزئبق
المتطاير من PMAو .thimerosalأي أن السلالة ذات المجال الواسع الواسعة لـ E. coliتكون حساسة للـ ، pHMB ،MMC ،EMCولكن لها القدرة على تبخير الزئبق من هذه المركبات عند merbromin حساسة لـPseudomonas aeruginosa مثلE.coli التراكيز المنخفضة جدا. إن و FMAولكنّها لا تقوم بهدم أي منها. السلالات المقاومة للزئبق من بكتيريا Stophylococcus aureusتستطيع هدم thimerosal ،pHMB ،PMAبينما تصبح حساسة لهذا الأخير )Weiss وآخرون، .(1978يبدو أن آلية هدم مركبات الزئبق العضوية متماثلة على مستوى البكتيريا إلاّ أن نواتج الهدم لم تكتمل دراستها بعد لتشمل كل العزالات المقاومة ذات المجال الواسع. إن المستحضرات تستطيعPseudomonas sp K62 من سلالة بكتيرياorganomercurial lyaseالأنزيمية النقية لـ هدم pHMBبينما الخلايا السليمة لـ aeraginose Pseudomonasلا تستطيع هدم pHMB بالرغم من أنها مقاومة له، وقد يعود هذا إلى وجود آلية أخرى مثل حاجز النفاذية.

2.2 أنظمة إزالة سمية الزئبق

إن آلية مقاومة الزئبق العضوي والزئبق غير العضوي تتضمن تحفيز بناء أنزيمي mercuric reductaseو organomercurial lyaseبتراكيز منخفضة من+ Hg2أو من مركبات الزئبق العضوية. إن الطبيعة التحفيزية لأنظمة مقاومة الزئبق تم توضيحها لدى كل السلالات البكتيرية المقاومة المدروسة و التي تضم أكثر من 100سلالة. وفي كل الحالات التي تم اختبارها فإن انزيمي أو كليهما ينتج فقط استجابةorganomercurial lyase أوmercuric reductase إزالة السمية لوجود الزئبق غير العضوي أو لوجود نوع من مركبات الزئبق العضوية. بالرغم من أن بعضا من هذه المركبات لا يمثل مادة تفاعل قابلة للهدم بواسطة البكتيريا المقاومة؛ أي أنها مركبات محفزة
مجانا. إن التحفيز المتقاطع cross- inductionلنظام مقاومة الزئبق يبدوأنّه شائع في البكتريا حيث أن التحفيز بمركب زئبق عضوي أو + Hg2والذي تكون السلالة البكتيرية مقاومة له يحفّز القدرة على مقاومة أنواع أخرى من مركبات الزئبق. إن أنزيمي كل من mercuric reductase و organomercurial lyaseأتضح أنهما تحفيزيان ولكن ليس دائما بطريقة متناسقة دائما .(1984 ،Tuovinen وRobinson)

3.2ميثلة الزئبق بواسطة الكائنات الدقيقة.

استرعت ميثلة الزئبق اهتماما كبيرا منذ أن أكتشف أن المثيل الزئبق يوجد بمعدلات عالية نسبيا في الكائنات الحية المائية بالرغم من عدم رمي مركبات الزئبق العضوية في البيئات المائية. وكانت أهم صورة للـ Hgفي المياه العذبة أو مياه البحر من + Hg2بينما الصورة الأكثر سيادة لل Hg في الأسمال هي مثيل الزئبق. يتميز مثيل الزئبق وثنائي مثيل الزئبق بالذوبانية العالية في الدهون والمذيبات العضوية والألفة الكبيرة لمجاميع SHوالبروتينات. بسبب مثيل الزئبق سمية للجهاز العصبي ويمكن أن يتراكم عبر السلاسل الغذائية مما يؤدي إلى حدوث مشاكل صحية.إن سمية مثيل الزئبق للكائنات الدقيقة تعتمد على زمن بقائه ومدى ثباته في الأنظمة المائية . تلعب الميثلة البيولوجية بواسطة الكائنات الدقيقة دورا هاما في تكوين مثيل الزئبق في الأحياء المائية والرواسب.

وتمثل مسار استكمال لدورة الزئبق في البيئة. وبالرغم من أن مثيل الزئبق أكثر سمية من الزئبق العضوي إلاّ أنه أكثر تطايرا وبالتالي فإن الميثلة يمكن أن تمثل آلية لإزالة التسمم.

1.3.2 آليات ميثلة الزئبق

هناك ثلاث مسارات للميثلة استرعت انتباه الباحثين:

  1. الميثلة اللاحيوية والكيموضوئية للـ Hg+2.
  2. ميثلة الـ+ Hg2في الرواسب عن طريق البكتريا التي تفرز مركب methyl cobalamineالذي يلعب دور المانح لمجموعة المثيل.
  3. ميثلة الزئبق بواسطة الفلورا البكترية للأحياء المائية والتي يمكن أن تستخدم.methy cobalamin

إن ميثلة الزئبق لا يزال يكتنفها الكثير من الغموض. في حالة الميثلة اللاإنزيمية فإنها تتضمن النقل مجموعة المثيل من . methyl cobalaminوتكن في حالة الميثلة الأنزيمية فقد أقترح ثلاث مرافقات إنزيمية يمكن أن تدخل في عملية نقل مجموعة المثيل: ،S-adenosyl methionine فيتامين هو B12 . يعتقد فيتامينMethyl tetrahydiopfolatre ، ومشتقاتmethyl cobalamin B12 المسؤول عن ميثلة الزئبق غير العضوي + Hg2لأنه العامل الوحيد الذي يستطيع نقل أملاح مجاميع مثيل الكاربانيون ) .(17.5) (carbanion methylيعتقد أن تفاعل عملية الميثلة ثم من خلال هجوم إلكترو.فيلي لأيون الزئبق على أنواع الـ carbanionوالتي يتم تثبيتها عن طريق ذرة الكوبالت) De Simoneوآخرون، (1973وقد أقترح التفاعل التالي:

Sans titre 1

المرحلة الأولى من الميثلة تتم بسرعة 6000مرة ضعف المرحلة الثانية. إنmethyl cobalanin يتفاعل بسرعة أكبر مع HgCl2ولكنه يتفاعل ببطء مع مركبات الزئبق العضوي في المحاليل المائية.

إن النقل الأنزيمي لمجموعة المثيل الذي تم اقتراحه لم يوضح بعد بدرجة كافية. يدخل الـ cobalmineفي بناء الـ methionineمن خلال عملية ميثلة الـ homocysteine في البكتريا.

مما يوحي أنه قد يساهم كمانح لمجموعة المثيل. يمكن تكوين مثيل الزئبق في الظروف الهوائية وفي الظروف اللا هوائية.

1.1.3.2 الميثلة اللا هوائية

لوحظ أن الرواسب العميق وكذا مجنس الأسمال يمكن أن يؤدي إلى إنتاج كل من المثيل وثنائي مثيل الزئبق انطلاقا من أيونات + .Hg2كما لوحظ أيضا تكوين أحادي وثنائي مثيل الزئبق في الظروف اللا هوائية في المستخلص الخلوي لبكتيريا الـ Wood) methanogeneوآخرون، .(1968وقد لوحظ أن ال methylcobalaminكان موجودا ضمن مواد التفاعل وأن التفاعل يحتاج إلى الـATP والهيدروجين كمصدر للإلكترونات. وقد أقترح أن نقل مجاميع المثيل من + Co2إلى + Hg2يكون إنزيميا. إلاّ أن السرعة العالية جدا لعملية الميثلة عند التراكيز المرتفعة من + Hg2توحي أن عملية المثيل من + Co2إلى + Hg2يمكن أن يتم بطرقة غير أنزيمية. إن مكونات خليط التفاعل لا تسمح بتحديد إذا كان هذا النقل يتم بطريق إنزيمي أو غير إنزيمي، وقد أمكن تكوين مثيل الزئبق من كل من بطريقةHgS ولكن ليس منHg(CH3COO)2 ،HgSO4 ،Hg(NO3)2 ،HgO ،HgI2 ،HgCl2  لا هوائية باستخدام بكتريا Clostridium cochlearium .

1.1.3.2الميثلة الهوائية

لقد سجل أن مثيل الزئبق يمكن أن يتكون بطريقة هوائية في الرواسب باستخدام مزارع كائنات دقيقة هوائية (Hamdyو .1975 ،Noyes)عند المقارنة بين الميثلة الهوائية والميثلة اللا هوائية في رواسب خليج San Fransiscoللـ HgCl2فقد لوحظ تكوين مثيل الزئبق يتم بصورة أسرع وبمعدلات أكبر في حالة الظروف اللا هوائية وفي العينات التي تحتوي على محتوى عال من المادة العضوية )Olson و (1976 ،Cooperالسلالة البكترية Enterobacter aerogenesالتي تم عزلها من الرواسب
النهرية لها القدرة على ميثلة الزئبق ولكن ليس لها القدرة على اختزال + Hg2إلى Hamdy) Hgo و 1975 ، Noyes).والظروف الهوائية تحفر إنتاج مثيل الزئبق بهذه السلالة. لوحظ أن تكوين مثيل الزئبق ينخفض بوجود L-cysteinesفي رشاحات المزارع، وعند إضافة methylcobalamine فإن مثيل الزئبق يتكون في كل المزارع الخلوية. وجد أن المزارع النقية لـ Pseudamonas تقوم بميثلةEnterobacter aerogenes وE. coli ،Bacillus megaterium ،fluorescens + Hg2بمعدلات عالية في الظروف الهوائية مؤدية إلى إنتاج من 240وحتى 865 ng/lمن مثيل الزئبق انطلاقا من 20 mg/lمن HgCl2المضاف للبيئة الغذائية. إضافة الـ methyl cobalamin
إلى مزارع E. coliلم يكن له أي تأثير بينما لم يتكون أي مثيل زئبق في حالة غياب methyl .( المزارع1973 ،Sijpesteijn وVonk) Enterobacter aerogenes بمزارع cobalamin Saccharomyces وخميرةScopalariopsis brevicaulis ،A. niger الفطرية لكل من cerevisaeتنتج مثيل الزئبق حتى تركيز ) 240 mg/gعلى أساس الوزن الجاف( بعد 28يوما من النمو. وقد لوحظ نتائج مماثلة في حالة فطر .Neurosporo crassaإن عزلات البكتريا المأخوذة من أمعاء الإنسان كذلك تبين أنها قادرة على ميثلة الزئبق، إلا أن البكتريا الهوائية تنتج مثيل الزئبق بصورة أقل مقارنة بالبكتريا الهوائية اختياريا).(1975 ،Rowland

4.2 تحفيز أنزيمات إزالة سمية الزئبق

شكل 1خصائص أنزيمات مقاومة الزئبق( Silverو 2007، Hobman ) 
شكل 1خصائص أنزيمات مقاومة الزئبق( Silverو 2007، Hobman ) 

يمكن التميز بين السلالات المقاومة للزئبق والسلالات غير المقاومة للزئبق من خلال كون السلالات الحساسة لا تملك القدرة على إنتاج أي من الإنزيمات المسؤولة عن إزالة سمية مركبات الزئبق. وذلك لأن إزالة سميه مركبات الزئبق العضوية بإجماع ينتج عنه تطاير للزئبق المعدني من بينة النمو. في كل السلالات البكتريا E. coliو P. aeruginasaالمقاومة للزئبق والتي تم تحفيزها فإن معدلات الزئبق غيرا العضوي  Hg+2.وهذا يمثل أحد الفروق في كفاءة التحفيز لدى كل من المواد العضوية وغير العضوية للزئبق.

بالرغم من أنه يبدو أن آلية إزالة التسمم تكون متماثلة إلاّ أنّه في مجال المواد المحفزة يتباين من سلالة لأخرى ومن مادة لأخرى، وبعض المركبات التي تحفز نظام إزالة السمية تكون ولا تمثل مواد تفاعل لنظام إزالة السمية. تنتشر مثل هذه المحفزات المجانية بشكل واسع في كل السلالات المقاومة التي تم دراستها حتى الآن. هذا التحفيز المشترك يتقاطع مع حالة الزئبق حيث أن التحفيز بالزئبق  Hg+2 أو الزئبق العضوي غالبا يعطي خاصية المقاومة والتطاير لكل المركبات التي تستطيع السلالة مقاومتها.

1.4.2 التحفيز المتناسق لنشاط كل من Oyanomercurial lyase  وMercuric reductase

يبدو أن الأنزيمات الداخلة في عملية إزالة سمية الزئبق أو مركبات الزئبق العضوية تكون منفصلة. يقوم إنزيم organomercurial lyaseبتفكيك مركبات الزئبق العضوي مثل PMA لإنتاج البنزين و+ Hg2والذي يكون متبوعا باختزال + Hg2إلى Hg0بواسطة أنزيم mercuric reductase مسألة التحفيز المتناسق لنشاط كل من الأنزيمين ثم محاولة الإجابة عنها في دراسات أجريت على (1977 ، وآخرونWeiss ) Pseudomonas sp وS.aureus سلالات كل من التحفيز المتناسق لهذا النشاط يدل على المراقبة المشتركة للتنظيم الجيني المكون للأوبيرون. كل يمكن أنmercuric reductase وorganomercurial lyase كل من أنزيمي الدراسات ترى أن يتم استنساخهما من مناطق operotor-promotorمنفصلة ولكن يمكن أن تتقاطع تحت بعض الظروف ولكن ليس دائما في تناسق بينهما. عموما فإن الدراسات تشير إلى أن نشاط أنزيم lyase هو المرحلة أو العتبة المحددة في عملية إزالة سمية مركبات الزئبق العضوية. ولعل هذا يبين لماذا يبدوا التطاير الزئبق كبيرا في حالة الزئبق غير العضوي + Hg2مقارنة عته في حالة مركبات الزئبق العضوية وكذا لماذا تفاوت فعالية المركبات فيما بينها في عملية تحفيز تنشيط عملية تطاير الزئبق.

5.2 قابلية تحريك جينات مقاومة الزئبق

إن جينات مقاومة الزئبق كغيرها من جينات المقاومة تكون محمولة على بلازميدات وعادة تطهر على صورة جينات متحركة  (transposons) وهذه العناصر المتحركة عبارة عن تتابع DNA نوعي يمكن أن يندمج تقريبا بصورة عشوائية ضمن تتابع DNA آخر في غياب الخلية العائلة التي تتوسط وظائف إعادة الإدماج. يعتقد أن، هذه العناصر لعبت دورا في عملية التطور(1981 ،Kleckner) . لقد تم تعريف العديد من هذه العناصر المتحركة وتحديد خصائصها ويعتقد أنها واسعة الانتشار في الطبيعة.إن الجينات المتولدة عن البلازميد والمقاومة لبعض المضادات الحيوية يبدو أنها توجد على transposanواحد مفرد أو قد تكون بتناسق. هذه العناصر لها القدرة على التحرك من بلازميد إلى بلازميد آخر أو من بلازميد إلى كروموزرم حاملة الجينات المقاومة للمضادات الحيوية وكذا تقوم مجموعة من الوظائف التي تشمل كل من اندماج جزيئات الـ DNAغير المرتبطة ، ،deletion excision ،inversionوكذلك إشارات بداية أو إيقاف عملية الاستنساخ (1981 ،Kleckner) . لقد تم وصف العديد من هذه الـ transpsonsالمرافقة لاكتساب صفة مقاومة الزئبق. فلقد أمكن تحديد خصائص إن العنصر المتحرك Tn501 المرافق لمقاومة الزئبق.

تم وصف Tn501على أنه قطعة منفصلة من الـ DNAوزنها ،5.2 Mdalيستطيع هذا الـ Tn 501أن ينتقل إلى العديد من البلازميدات البكترية. قد يوجد Tn 501ضمن الكروموزومات كما لوحظ ذلك في حالة .E. coliحيث يكون ثابتا ولا يحتوي على طفرات .auxotrophic تتابع النهاية الطرفية لهذا العنصر تكون معكوسة وتتكون من تكرار قطعة نيوكليوتيدية طولها 38 زوج من القواعد، كما لوحظ أن Tn 501يكون مجنح بتكرار مباشر لـ 5 أزواج من القواعد يعتقد أنها تتولد في الـ DNAالمستقبل أثناء الاندماج. أما في بكتريا Pseudmonasفإن المحدد لمقاومة الزئبق جين متحرك يطلق عليه أسم Tn1861وزن .5.2 Mdalوقد وصف بأنه عنصر يستطيع أن يتحرك من كروموزوم P. putidaإلى البلازميدات ومنها إلى كروموزوم E. coliثم يمكن أن يعود ثانية إلى بلازميدات أخرى.

1.5.2البنية الجينية لمحددات mer

أكثر المحددات دراسة هو Tn 501والذي عزل أول مرة من بكتريا Pseudomonas ،aeruginosaوهو يحتوي على بنية الجينات الخاصة بأنزيم (mer A) mercuic reductase والبروتينات الناقلة mer Tو mer Pالمحاطين بكل من mer Rو mer Dاللذان يدخلان في تنظيم التعبير للجينات البشرية المستجيبة لأملاح الزئبق. وهذه الجينات تكون على الترتيب ، mer RTPADوالجين mer Rيعبر بطريقة منفصلة ومختلفة عن mer TPADويقوم بتنظيم الـ . بينها promotor حديثا تم تعريف جين mer Eويكون بعيدا عن الـ mer dواقترح بأنه يلعب دورا في عملية النقل لكن تنقص الدلائل التجريبية على ذلك. إن mer Rهو أكثر المنظمات دراسة في مدى استجابتها
للتحفيز بالعوامل البيئية وتنشيط التعبير الجيني. إن الـ mer Rبالرغم من كونه في البداية منشطا في وجود  Hg+2 فإنّه يسبب بعض الكبح التعبير جينات merفي غياب أملاح الزئبق. ويقوم ذاتيا بتنظيم بنائها. بعض محدد merفي البكتريا موحبة الجرام تحتوي على جينات إضافية. فمثلا الـ tn21 mer operonالموجود على البلازميد R 100يكون صغيرا جدا بالمقارنة مع Tn 501 ولكنه يحتوي على جين mer Cوبالتالي تكون بنية الأوبرون هي .mer RTPCADEإن المحدد في البلازميد pMER 327/419يحتوي على جين mer Fوفي موضع من كل للـ mer Cالذي يوجد في Blaghen) Tn 502وآخرون، .(1983المحددات الموجودة في البكتريا ذات المجال الواسع
من المقاومة مثل pDU 1258تحتوي على جين إضافي بشفر لإنزيم .organomercurial lyase

2.5.2 الأوبيرون mer

تم دراسة كل الجينات المشفرة لمقاومة الزئبق والتي تقع على البلازميد r 100حيث لوحظ أن مقاومة الزئبق يتحكم فيها مجموعة الجينات المشفرة للمواد التاليةا: .Mercuric reductase : إنزيمMer A organomercuial lyase : إنزيمMer B :Mer Cبروتين يعتقد أنه يساهمم في وظيفة امتصاص الـ +.Hg2 :Mer Tبروتين يعتقد أنه يساهمم في وظيفة امتصاص الـ +.Hg2 :Mer Rالجين الذي يشفر للبروتينات المنظمة المسؤولة عن تحفيز هذا النظام.

حمل التطبيق الرائع الهندسة الزراعية للأندرويد 

       من هنا

السابق
الأثر السمي للمعادن الثقيلة على فطريات التربة
التالي
الادمصاص الحيوي للزئبق بواسطة الفطريات

اترك تعليقاً

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.