سيانيديوشيزون

يُعدّ طحلب Cyanidioschyzon merolae طحلبًا أحمرًا صغيرًا (2 ميكرومتر)، ذو شكل هراوي، وحيد الخلية، أحادي الصيغة الصبغية ، مُتكيفًا مع بيئات الينابيع الساخنة الحمضية عالية الكبريت (درجة حموضة 1.5، 45درجة مئوية). ^{[ 2 ] [ 3 ]} يتميز التركيب الخلوي لـ C. merolae ببساطته الشديدة، إذ يحتوي على بلاستيدة خضراء واحدة وميتوكوندريا واحدة، ويفتقر إلى الفجوة العصارية والجدار الخلوي . ^{[ 4 ]} إضافةً إلى ذلك، يمكن مزامنة انقساماتالخلية والعضيات . لهذه الأسباب، يُعتبر C. merolae نظامًا نموذجيًا ممتازًا لدراسة عمليات انقسام الخلية والعضيات، فضلًا عن الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء البنيوي . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} كان جينوم هذا الكائنأول جينوم طحالب كامل يتم تسلسله في عام 2004. ^{[ 8 ]} تم تحديد تسلسل البلاستيد الخاص به في عامي 2000 و2003، والميتوكوندريا الخاصة به في عام 1998. ^{[ 9 ]} يُعتبر هذا الكائن الحي أبسط الخلايا حقيقية النواة نظرًا لتنظيمه الخلوي البسيط. ^{[ 10 ]} 

عُزلت بكتيريا C. merolae لأول مرة من قِبل دي لوكا عام 1978 من فوهات السلفاتان في كامبي فليغري ( نابولي، إيطاليا )، ^{[ 2 ]} ويمكن زراعتها في المختبر باستخدام وسط ألين المعدل (MA) ^{[ 7 ]} أو شكل معدل منه يحتوي على ضعف تركيز بعض العناصر، ويُسمى MA2. ^{[ 10 ] [ 12 ]} باستخدام وسط MA، لا تكون معدلات النمو سريعة، حيث يبلغ زمن التضاعف (الوقت اللازم لتضاعف عدد الخلايا في وحدة الحجم من مزرعة الميكروبات) حوالي 32 ساعة. ^{[ 7 ]} باستخدام وسط MA2 الأكثر كفاءة، يمكن تقليل هذا الزمن إلى 24 ساعة. ^{[ 7 ]} تتم الزراعة عند درجة حرارة 42 درجة مئوية (108 درجة فهرنهايت) تحت ضوء فلورسنت أبيض بكثافة تقريبية تبلغ 50 ميكرومول من الفوتونات لكل متر مربع ^في الثانية ⁽ ميكرومول). ^{[ 10 ]} مع ذلك، عند تعريضها لشدة إضاءة أعلى تبلغ 90 ميكرومول مع إضافة 5% من ثاني أكسيد الكربون _عبر عملية الفقاعات، يمكن زيادة معدل نمو بكتيريا C. merolae بشكل أكبر، حيث يصل زمن التضاعف إلى حوالي 9.2 ساعة. ^{[ 7 ]} لا تُعدّ الإضاءة العالية مفيدة بالضرورة، إذ يبدأ معدل النمو بالتناقص عند تجاوز 90 ميكرومول. ^{[ 7 ]} قد يعود ذلك إلى التلف الضوئي الذي يصيب جهاز التمثيل الضوئي. يمكن أيضًا زراعة بكتيريا C. merolae على أطباق صمغ الجيلان لأغراض انتقاء المستعمرات أو الحفاظ على السلالات في المختبر. ^{[ 7 ]} تُعدّ بكتيريا C. merolae كائنًا ضوئيًا إجباريًا يعتمد على الأكسجين ، أي أنها غير قادرة على امتصاص الكربون المُثبَّت من بيئتها، وتعتمد على عملية التمثيل الضوئي الأكسجيني لتثبيت الكربون من ثاني أكسيد _{الكربون} . ^{[ 10 ]}  

تم تحديد تسلسل جينوم C. merolae، الذي يبلغ طوله 16.5 ميجا قاعدة، في عام 2004. ^{[ 3 ]} يتكون هذا الجينوم المُختزل والبسيط للغاية من 20 كروموسومًا ، ويحتوي على 5331 جينًا، منها 86.3% مُعبَّر عنها، و26 جينًا فقط تحتوي على إنترونات ذات تسلسلات توافقية صارمة. ^{[ 3 ]} ومن اللافت للنظر أن جينوم C. merolae يحتوي على 30 جينًا فقط من جينات الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA ) وعدد قليل جدًا من نسخ جينات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA )، ^{[ 3 ]} كما هو موضح في جدول مقارنة الجينوم . وقد أدى هذا الاختزال في الجينوم إلى ظهور العديد من الخصائص غير المألوفة الأخرى. فبينما تحتوي معظم حقيقيات النوى على حوالي 10 نسخ من الدينامينات اللازمة لضغط الأغشية لفصل الحجيرات المنقسمة، لا يحتوي C. merolae إلا على نسختين فقط، ^{[ 3 ]} وهو ما استغله الباحثون عند دراسة انقسام العضيات.

على الرغم من صغر حجم جينومها، ^{[ 8 ]} فإن جينوم البلاستيدات الخضراء في طحلب C. merolae يحتوي على العديد من الجينات غير الموجودة في جينومات البلاستيدات الخضراء للطحالب والنباتات الأخرى. ^{[ 13 ]} معظم جيناتها خالية من الإنترونات. ^{[ 8 ]}

كما هو الحال مع معظم الكائنات النموذجية، تم تطوير أدوات وراثية في C. merolae . وتشمل هذه الأدوات طرقًا لعزل الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA من C. merolae ، وإدخال الحمض النووي DNA إلى C. merolae للتحويل المؤقت أو المستقر، وطرقًا للاختيار بما في ذلك كائن طافر يعتمد على اليوراسيل يمكن استخدامه كعلامة اختيار.

استهداف الجينات

لإنشاء سلالة طافرة مستقرة، يمكن استخدام تقنية استهداف الجينات لإدخال جين مُراد في موقع مُحدد من جينوم C. merolae عبر إعادة التركيب المتماثل . وذلك بإضافة مناطق من الحمض النووي (DNA) بطول مئات الأزواج القاعدية على نهايات الجين المُراد، بحيث تكون هذه المناطق مُكملة لتسلسل داخل جينوم C. merolae ، مما يسمح باستخدام آلية إصلاح الحمض النووي الخاصة بالكائن الحي لإدخال الجين في هذه المناطق. ^{[ 18 ]} ويمكن استخدام نفس إجراء التحويل المُستخدم للتعبير المؤقت، باستثناء استخدام أجزاء الحمض النووي المتماثلة للسماح بتكامل الجينوم. ^{[ 18 ]}

إنّ بساطة جهاز الانقسام، وبنية الخلية البسيطة، وقدرة C. merolae على مزامنة الانقسامات ، تجعلها الكائن الحي الأمثل لدراسة آليات انقسام الخلايا والعضيات في حقيقيات النوى. ^{[ 3 ] [ 6 ]} ويمكن أن تكون مزامنة انقسام العضيات في الخلايا المستنبتة بسيطة للغاية، وعادةً ما تتضمن استخدام دورات الضوء والظلام. ويمكن إضافة العامل الكيميائي أفيديكولين لمزامنة انقسام البلاستيدات الخضراء بسهولة وفعالية. ^{[ 19 ]} وقد تم التحقق من آلية انقسام البيروكسيسوم لأول مرة باستخدام C. merolae كنظام، ^{[ 20 ]} حيث يمكن مزامنة انقسام البيروكسيسوم باستخدام دواء أوريزالين المُعطِّل للأنابيب الدقيقة، بالإضافة إلى دورات الضوء والظلام. ^{[ 20 ]}

يُستخدم طحلب C. merolae أيضًا في أبحاث عملية التمثيل الضوئي . ومن الجدير بالذكر أن تركيب الوحدات الفرعية للأنظمة الضوئية في C. merolae يختلف اختلافًا كبيرًا عن تركيبها في الكائنات الحية الأخرى ذات الصلة. ^{[ 21 ] [ 22 ]} وكما هو متوقع، يتميز النظام الضوئي الثاني (PSII) في C. merolae بنطاق حموضة (pH) غير معتاد يمكنه العمل ضمنه. ^{[ 21 ] [ 23 ]} وعلى الرغم من أن آلية عمل PSII تتطلب إطلاق البروتونات بسرعة، وأن انخفاض درجة الحموضة في المحاليل من شأنه أن يؤثر على هذه العملية، إلا أن PSII في C. merolae قادر على تبادل الماء وتحليله بنفس معدل الأنواع الأخرى ذات الصلة. ^{[ 21 ]}

• غالديريا سلفوراريا
• الطحالب الحمراء

• مشروع جينوم سيانيديوشيزون ميرولاي

غويري، دكتور في الطب؛ غويري، جي إم " Cyanidioschyzon merolae " . قاعدة بيانات الطحالب . جامعة غالواي .