الحاجز (علم الأحياء الخلوي)

الحاجز في علم الأحياء الخلوي هو الجدار الخلوي الجديد الذي يتشكل بين خليتين بنويتين نتيجةً لانقسام الخلية . ^[ 1 ^] يُعد انقسام الخلية عمليةً بالغة التعقيد تتضمن أربع عمليات فرعية مختلفة. ^{[ 2 ]} تشمل هذه العمليات نمو الخلية، وتضاعف الحمض النووي ، وعملية توزيع الكروموسومات المتضاعفة على الخلايا البنوية، وتكوين الحاجز. ^{[ 2 ] في} النهاية، يُعد الحاجز المرحلة الحاسمة في نهاية الانقسام المتساوي ، والانقسام الاختزالي ، وانقسام الخلايا البكتيرية. يسمح تكوين الحاجز (الجدار الخلوي الجديد) للخليتين البنويتين بالانفصال عن بعضهما البعض وأداء وظائفهما بشكل مستقل. ^{[ 3 ]}

في فطر الانشطار (Schizosaccharomyces pombe )، يتكون الحاجز الأولي من غلوكان β(1,3)-D الخطي، وفروع β(1,6)، وغلوكان α(1,3)-D. ^{[ 4 ] [ 5 ]} أما الحاجز الثانوي في فطر الانشطار فيتكون من غلوكان β(1,6)-D، وفروع β(1,6)، وغلوكان α(1,3)-D. ^{[ 5 ]} يتم تصنيع غلوكان β(1,3)-D الخطي للحاجز الأولي بواسطة إنزيم β(1,3)-D-glucan synthase، ويتم تنظيم هذه العملية بواسطة بروتين Rho GTPase. ^{[ 5 ]} بينما يُعد إنزيم Ags1/Mok1 مسؤولاً عن تصنيع غلوكان α(1,3)-D في كل من الحاجز الأولي والثانوي. ^{[ 5 ]}

تُعرف عملية انقسام الخلية البكتيرية بالانشطار الثنائي ، حيث تنقسم البكتيريا لإنتاج خليتين بنويتين. ^{[ 4 ]} يحدث هذا الانقسام أثناء انقسام السيتوبلازم، والذي يُصبح ممكنًا في البكتيريا بفضل جهاز الانقسام (مركب بروتيني كبير مُحدد) وبروتين FtsZ (سلف التوبولين في البكتيريا الذي يُحفز انقسام السيتوبلازم نفسه). ^{[ 4 ]} تعمل هذه الآلية البروتينية على تكوين الحاجز المعروف باسم الحاجز الخلوي بين الخليتين البنويتين. في قلب هذا المركب البروتيني توجد حلقة Z - وهي خيوط أولية تتجمع حول الخلية في موقع الانقسام الخلوي المحدد. ^{[ 4 ]} يُصبح تكوين حلقة Z ممكنًا بفضل بروتينات مُحددة للموقع تعتمد على نوع الخلية. ^{[ 4 ]} تُعد خيوط FtsZ الأولية في جهاز الانقسام مُرتبطة بإحكام بالغشاء السيتوبلازمي بواسطة بروتينات أخرى، على سبيل المثال، في بكتيريا الإشريكية القولونية ، يُساعد بروتينا FtsA وZipA في تثبيت الخيوط الأولية على الغشاء. ^{[ 4 ]} يُطلق على مُركّب FtsZ هذا، بالإضافة إلى ارتباطاته بالغشاء، اسم الحلقة الأولية. ^{[ 4 ]} بمجرد اكتمال الحلقة الأولية، يقوم FtsA (سلف الأكتين في البكتيريا) بربط حلقة Z بالبروتينات الأخرى داخل جهاز الانقسام، ويبدأ انقباض حلقة Z والغشاء السيتوبلازمي نحو الداخل. ^{[ 4 ]} يؤدي هذا الانقباض الداخلي إلى تكوين حاجز بين الخليتين وانفصالهما عن بعضهما، مُشكّلين خليتين بكتيريتين مُنفصلتين. ^{[ 4 ]}

في الخميرة ، تُشكّل السبتينات بنية حلقية، تُستقطب إليها بروتينات أخرى. ^{[ 8 ]} وعلى وجه الخصوص، يُعدّ إنزيم سينثاز الكيتين 2 ضروريًا، وهو إنزيم يُصنّع الكيتين، وبالتالي يُشكّل الحاجز الأولي. ثم يُجمّع حاجز ثانوي من بيتا جلوكان وبروتينات سكرية باستخدام إنزيم سينثاز بيتا جلوكان 1،3 ، ويتحلل الحاجز الأولي أثناء انقسام الخلية. بعد تحلل الحاجز الأولي، تبقى ندبة برعم كيتيني على كل من الخلية الأم والخلية البنت. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

فيما يتعلق بالأمراض المرتبطة بتكوين الحاجز الخلوي، قد ينشأ السرطان في الخلايا حقيقية النواة نتيجة طفرات تُسبب أخطاءً مختلفة في انقسام السيتوبلازم وفي تكوين الحاجز نفسه. ^{[ 10 ]} وذلك لأن عيوب انقسام السيتوبلازم قد تؤثر على عدد مجموعات الكروموسومات في الخلية، وإذا حدث خلل يؤدي إلى خلية رباعية الصيغة الصبغية، فهناك احتمال كبير لنشوء خلايا غير سوية الصيغة الصبغية منها. ^{[ 10 ]} وهذه مشكلة لأن غالبية الأورام لدى البشر تتكون من خلايا غير سوية الصيغة الصبغية. ^{[ 10 ]} بالإضافة إلى ذلك، إذا تأثرت إحدى مراحل انقسام السيتوبلازم سلبًا، فقد يصبح تكوين الحاجز مستحيلاً، مما قد يؤدي إلى تكوين المزيد من الخلايا غير سوية الصيغة الصبغية. ^{[ 10 ]} على سبيل المثال، إذا فشل انقسام الخلية الحيوانية في الانقسام نحو الداخل بسبب غياب أحد مُنشِّطاته، مثل كيناز بولو-لايك 1، فإن الخلية ستحتفظ بضعف عدد الكروموسومات، مما قد يؤدي إلى أورام سرطانية. ^{[ 10 ]} بالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر عوامل خارجية، مثل ألياف الأسبستوس، على انقسام السيتوبلازم وتكوين الحاجز الخلوي. ^{[ 10 ]} تعيق هذه الألياف عملية انقسام السيتوبلازم نظرًا لطبيعتها المسرطنة. ^{[ 10 ]} علاوة على ذلك، رُبطت بعض أنواع سرطان الثدي بفقدان الالتصاق بين الخلية والمادة الخلالية. ^{[ 10 ]} يؤدي هذا إلى حدوث عملية تُعرف باسم الابتلاع الخلوي ، وهي ابتلاع الخلية بواسطة الخلايا المجاورة لها. ^{[ 10 ]} ينتج عن هذا الابتلاع تعدد النوى، مما قد يُسبب سرطان الثدي لدى الإنسان. ^{[ 10 ]}

بما أن فشل انقسام السيتوبلازم وتكوين الحاجز الخلوي قد يؤدي إلى أمراض، فقد تمكن الباحثون من اكتشاف أن منع تكوين الحاجز الخلوي عن طريق منع انقسام السيتوبلازم يمكن أن يعالج بعض الأمراض البكتيرية مثل المكورات العقدية . ^{[ 11 ]} وجد الباحثون أن بروتين FtsZ يمكن استخدامه كهدف علاجي، لقدرته على إيقاف انقسام الخلية، مما يؤدي إلى توقف انقسام الخلايا في أمراض مثل المكورات العقدية ، ثم تحللها ، مما يجعل الخلية المريضة غير قادرة على أداء وظائفها. ^{[ 11 ]} على الرغم من اكتشاف بعض مثبطات FtsZ مثل السانغوينارين، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من العمل قبل استخدام معظم هذه المثبطات في التطبيقات السريرية. ^{[ 11 ]}