Complete Genome of Lactiplantibacillus plantarum 25 (LP25) Isolated from Commercialized Pig Feces
تقدم هذه الدراسة التسلسل الجينومي الكامل للسلالة البروبيوتيكية *Lactiplantibacillus plantarum* 25، المعزولة من فضلات الخنازير، والتي تكشف عن بنيتها الكروموسومية والبلازميدية إلى جانب سمات رئيسية مثل عناقيد البكتريوسين وجينات مقاومة المضادات الحيوية لدعم تقييم سلامتها وتطبيقاتها التقنية الحيوية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم الغذاء والدواء، تحتل نوعية معينة من البكتيريا تُعرف باسم Lactiplantibacillus plantarum مكانة خاصة. فهي عامل مجهري يوجد في الأطعى المخمرة مثل الملفوف المخلل (الساوركراوت) والمخللات، وتُستخدم أيضًا على نطاق واسع كـ "بروبيوتيك"، وهو كائن حي مساعد يُضاف إلى الأغذبة والمكملات لدعم صحة الأمعاء. ولأن هذه البكتيريا معترف بسلامتها بشكل عام من قبل السلطات الصحية، غالبًا ما يستخدمها العلماء كوسيلة لنقل اللقاحات أو كمصنع لإنتاج البروتينات المفيدة. ومع ذلك، وكما هو الحال مع أي كائن حي يتم إدخاله إلى الجسم، هناك حاجة لفهم تركيبتها الجينية بشكل كامل. تمامًا كما يحتاج الميكانيكي إلى معرفة كل جزء في المحرك قبل وضعه في السيارة، يجب على الباحثين رسم خريطة كاملة للرمز الجيني لسلالة البروبيوتيك لضمان أنها لا تحمل أي مخاطر خفية، مثل الجينات التي قد تجعلها مقاومة للمضادات الحيوية، وهي الأدوية المستخدمة لقتل البكتيريا الضارة.
لقد قدم فريق من الباحثين في جامعة كانغوون الوطنية في كوريا الجنوبية الآن هذه الخريطة الجينية الكاملة لسلالة محددة من هذه البكتيريا، تُعرف باسم LP25. تم جمع هذه السلالة تحديدًا في الأصل من فضلات الخنازير في مزرعة تجارية، ومنذ ذلك الحين أصبحت أداة مفضلة للعلماء الذين يرغبون في هندسة البكتيريا لتوصيل اللقاحات أو دراسة التعبير الجيني. أراد الباحثون معرفة ما يوجد بالضبط داخل دليل التعليمات الجيني لـ LP25 للتأكد من سلامتها وفهم إمكاناتها. وللقيام بذلك، لم يكتفوا بالنظر في عدد قليل من الجينات؛ بل قاموا بتسلسل الجينوم بأكمله، وهو مجموعة تعليمات الحمض النووي (DNA) الكاملة التي تخبر البكتيريا كيف تعيش وتعمل.
استخدم الفريق تقنيتين قويتين لتسلسل الحمض النووي لقراءة الشفرة الوراثية. إحدى الطريقتين تقرأ الرمز الجيني في قطع قصيرة وعالية الدقة، بينما تقرأ الأخرى أجزاءً أطول بكثير من الحمض النووي. ومن خلال الجمع بين النتائج من كلتا الطريقتين، تمكنوا من تجميع صورة كاملة وخالية من الأخطاء للهيكل الجيني للبكتيريا. وكشفت النتيجة النهائية أن LP25 تمتلك كروموسومًا دائريًا واحدًا يبلغ طوله 3,298,237 زوجًا من القواعد. بالإضافة إلى هذا الكروموسوم الرئيسي، تحمل البكتيريا ثلاث حلقات أصغر من الحمض النووي المستقل تسمى "البلازميدات"، وهي تشبه مجموعات الأدوات الإضافية التي يمكن للخلية استخدامها. وقد حدد الباحثون 3,172 جينًا متميزًا ضمن هذه المادة الجينية، والتي تعمل كتعليمات لبناء البروتينات التي تحتاجها البكتيريا للبقاء على قيد الحياة.
عندما حلل العلماء هذه الجينات، وجدوا عدة سمات تفسر سبب كون هذه البكتيريا مفيدة للغاية. فقد اكتشفوا عنقودًا من الجينات المسؤولة عن إنتاج "البلانتاريسين" (plantaricin)، وهي مادة طبيعية يمكن أن تثبط نمو البكتيريا الأخرى، مما يساعد السلالة على المنافسة في بيئتها. والأهم من ذلك بالنسبة للسلامة، بحثوا عن الجينات التي قد تسمح لهذه البكتيريا بمقاومة المضادات الحيوية. ووجد بحثهم جينين من هذا النوع: أحدهما يوفر مقاومة لنوع من المضادات الحيوية يسمى "تتراسايكلين"، والآخر يقاوم عقارًا يسمى "لينكوميسين". كانت هذه الجينات موجودة على حلقات البلازميد الأصغر بدلاً من الكروموسوم الرئيسي. وأشار الباحثون إلى أنه على الرغم من عثورهم على هذه التعليمات الجينية، إلا أنهم لم يختبروا البكتيريا في المختبر لمعرفة ما إذا كانت تقاوم العقاقير فعليًا في نظام حي، بل وجدوا فقط المخططات الخاصة بالمقاومة.
وضعت هذه الدراسة هذه السلالة ضمن شجرة العائلة للبكتيريا ذات الصلة. ومن خلال مقارنة الجينات الأساسية لـ LP25 مع جينات الأنواع المشابهة الأخرى، وجد الباحثون أنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بسلالة أخرى تسمى L. plantarum W32. وهذا يؤكد هويتها ويساعد العلماء على فهم كيفية ملاءمتها لعالم بكتيريا حمض اللاكتيك الأوسع. وقد أتيحت البيانات الجينية الكاملة، بما في ذلك خرائط الكروموسوم والبلازميدات، للجمهور من خلال قواعد البيانات الدولية. وهذا يسمح للعلماء الآخرين باستخدام هذه المعلومات لمقارنة السلالات المختلفة، أو التحقق من السلامة في التطبيقات الجديدة، أو تصميم طرق أفضل لاستخدام هذه البكتيريا كأداة لصحة الإنسان.
بينما توفر الدراسة مخططًا جينيًا شاملاً، فإن المؤلفين حذرون في توضيح حدودها. فالبيانات تأتي من عينة معزولة واحدة، مما يعني أنها تمثل هذه السلالة المحددة ولا يمكن تطبيقها تلقائيًا على جميع بكتيريا L. plantarum الموجودة في العالم. علاوة على ذلك، تم تحديد جينات مقاومة المضادات الحيوية من خلال تحليل حاسوبي لتسلسل الحمض النووي، وليس من خلال تجارب فيزيائية تقيس كيفية تفاعل البكتيريا مع العقاقير. وبالمثل، فإن وجود جينات "البلانتاريسين" يشير إلى أن البكتيريا يمكنها إنتاج مركبات مضادة للميكروبات، لكن الفريق لم يجرِ اختبارات للتأكد من أنها تقتل بالفعل البكتيريا الأخرى في طبق مخبري. وتعمل هذه النتائج كنقطة مرجعية عالية الجودة، حيث تقدم رؤية واضية ومفصلة للمشهد الجيني لسلالة بروبيوتيك مستخدمة على نطاق واسع، مع ترك التأكيد النهائي لسلوكها للتجارب المختبرية المستقبلية.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.