النقل الجيني (علم الوراثة)

يحدث النقل الجيني المعمم عندما تُغلّف أجزاء عشوائية من الحمض النووي البكتيري داخل عاثية. ويحدث ذلك عندما تكون العاثية في طور التحلل، لحظة تغليف الحمض النووي الفيروسي في رؤوس العاثيات. إذا تكاثر الفيروس باستخدام آلية "التغليف الكامل للرأس"، فإنه يحاول ملء الرأس بالمادة الوراثية. إذا نتج عن الجينوم الفيروسي سعة فائضة، فقد تُدمج آليات التغليف الفيروسي المادة الوراثية البكتيرية في الفيروس الجديد. بدلاً من ذلك، قد يحدث النقل الجيني المعمم عن طريق إعادة التركيب . يُعد النقل الجيني المعمم حدثًا نادرًا، ويحدث بمعدل عاثية واحدة من بين كل 11000 عاثية.

تقوم كبسولة الفيروس الجديدة، التي تحتوي على جزء من الحمض النووي البكتيري، بإصابة خلية بكتيرية أخرى. وعندما يتم إدخال الحمض النووي البكتيري المُغلّف داخل الفيروس إلى الخلية المُستقبِلة، قد تحدث له ثلاثة أمور: ^{[ 5 ]}

1. يتم إعادة تدوير الحمض النووي لاستخدامه كقطع غيار.
2. إذا كان الحمض النووي في الأصل بلازميدًا ، فسوف يعود إلى شكله الدائري داخل الخلية الجديدة ويصبح بلازميدًا مرة أخرى.
3. إذا تطابق الحمض النووي الجديد مع منطقة متماثلة من كروموسوم الخلية المستقبلة، فسوف يتبادل مادة الحمض النووي بشكل مشابه للعمليات التي تحدث في إعادة التركيب البكتيري .

النقل المتخصص هو عملية نقل مجموعة محدودة من الجينات البكتيرية إلى بكتيريا أخرى. تنتقل الجينات المجاورة للبروفاج نتيجةً لاستئصال غير دقيق. يحدث النقل المتخصص عندما يُستأصل البروفاج بشكل غير دقيق من الكروموسوم، بحيث تُضمّن الجينات البكتيرية المجاورة له في الحمض النووي المستأصل. يُغلّف الحمض النووي المستأصل مع الحمض النووي الفيروسي في جسيم فيروسي جديد، يُنقل بدوره إلى بكتيريا جديدة عند مهاجمة العاثية لها. في هذه الحالة، يمكن إدخال الجينات المانحة في كروموسوم المُستقبِل أو البقاء في السيتوبلازم، وذلك بحسب طبيعة العاثية.

ومن الأمثلة على النقل المتخصص فيروس λ في بكتيريا الإشريكية القولونية . ^{[ 6 ]}

النقل الجانبي هو عملية يتم من خلالها نقل أجزاء طويلة جدًا من الحمض النووي البكتيري إلى بكتيريا أخرى. حتى الآن، وُصف هذا النوع من النقل فقط في بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية ، ولكنه قادر على نقل عدد أكبر من الجينات وبترددات أعلى من النقل العام والمتخصص. في النقل الجانبي، يبدأ الطليعة الفيروسية تضاعفها في الموقع قبل استئصالها، في عملية تؤدي إلى تضاعف الحمض النووي البكتيري المجاور. بعد ذلك، يتم تغليف الفيروس المتضاعف من موقعه ( الموجود تقريبًا في منتصف جينوم الفيروس) والجينات البكتيرية المجاورة في الموقع، ليصل حجمه إلى 105% من حجم جينوم الفيروس. يؤدي التغليف المتتالي بعد بدء التضاعف من موقع الفيروس الأصلي إلى تغليف عدة كيلوبايتات من الجينات البكتيرية في جسيمات فيروسية جديدة تُنقل إلى سلالات بكتيرية جديدة. إذا وفرت المادة الوراثية المنقولة في هذه الجسيمات الناقلة كمية كافية من الحمض النووي لإعادة التركيب المتماثل، فسيتم إدخال المادة الوراثية في كروموسوم الخلية المستقبلة. نظراً لإنتاج نسخ متعددة من جينوم العاثية أثناء التضاعف الموضعي، فإن بعض هذه العاثيات الأولية المتضاعفة تُستأصل بشكل طبيعي (بدلاً من تغليفها في الموقع)، مما ينتج عنه عاثيات معدية طبيعية. ^{[ 7 ]}

في هذه الحالات، يُصنع بلازميد تُحاط فيه الجينات المراد نقلها بتسلسلات فيروسية تستخدمها البروتينات الفيروسية للتعرف على الجينوم الفيروسي وتغليفه في جسيمات فيروسية. يُدخل هذا البلازميد (عادةً عن طريق العدوى ) إلى خلية منتجة مع بلازميدات أخرى (تركيبات الحمض النووي) تحمل الجينات الفيروسية اللازمة لتكوين الفيروسات المعدية . في هذه الخلايا المنتجة، ترتبط البروتينات الفيروسية المُعبر عنها بواسطة تركيبات التغليف هذه بالتسلسلات الموجودة على الحمض النووي (DNA/RNA) (بحسب نوع الناقل الفيروسي) المراد نقلها، وتُدخلها في الجسيمات الفيروسية. ولضمان السلامة، لا يحتوي أي من البلازميدات المستخدمة على جميع التسلسلات اللازمة لتكوين الفيروس، لذا يلزم إجراء عدوى متزامنة لعدة بلازميدات للحصول على فيروسات معدية. علاوة على ذلك، يحتوي البلازميد الذي يحمل التسلسلات المراد نقلها فقط على إشارات تسمح بتغليف المواد الوراثية في الفيروسات، بحيث لا يتم تغليف أي من الجينات التي تُشفّر البروتينات الفيروسية. ثم تُنقل الفيروسات المُجمعة من هذه الخلايا إلى الخلايا المراد تعديلها. تحاكي المراحل الأولية لهذه العدوى العدوى بالفيروسات الطبيعية، وتؤدي إلى التعبير عن الجينات المنقولة، وفي حالة نواقل الفيروسات البطيئة /الفيروسات القهقرية، إلى إدخال الحمض النووي المراد نقله في الجينوم الخلوي. ومع ذلك، ولأن المادة الوراثية المنقولة لا تشفر أيًا من الجينات الفيروسية، فإن هذه العدوى لا تُنتج فيروسات جديدة (الفيروسات "غير قادرة على التكاثر").

تم استخدام بعض المحسنات لتحسين كفاءة النقل مثل البوليبرين ، وكبريتات البروتامين ، والريترونيكتين، وDEAE ديكستران. ^{[ 8 ]}

• العلاج الجيني : تصحيح الأمراض الوراثية عن طريق التعديل المباشر للخطأ الجيني.