نظره عامه

الخمائر هي كائنات وحيدة الخلية ، ولكن على عكس البكتيريا ، فهي من حقيقيات النوى _ الخلايا التي لها نواة. تشبه الإشارات الخلوية في الخميرة الإشارات في الخلايا حقيقية النواة الأخرى. ترتبط الربيطة ، مثل البروتين أو الجزيء الصغير خارج خلية الخميرة ، بمستقبل على سطح الخلية. يحفز هذا الارتباط كينازات المرسل الثاني (الإنزيمات التي تفسفر ركائز معينة) لتنشيط أو تعطيل عوامل النسخ التي تنظم التعبير الجيني. العديد من سلاسل إشارات الخميرة داخل الخلايا لها نظائر مماثلة في الجنس البشري ، مما يجعل الخميرة نموذجاً مناسباً لدراسة الإشارات داخل الخلايا في البشر.

شلالات الإشارات تدفع تكاثر الخميرة

الخمائر هي أعضاء في مملكة الفطريات. يستخدمون الإشارات لوظائف مختلفة ، خاصة للتكاثر. يمكن أن تخضع الخميرة التكاثر ”الجنسي“ باستخدام فيرومونات التزاوج ، وهي الببتيدات _ سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية. تتكون مستعمرات الخميرة من خلايا ثنائية الصبغيات وأحادية الصبغيات. يمكن أن يخضع كلا النوعين من الخلايا للانقسام الخيطي ، لكن الخلايا ثنائية الصبغة فقط هي التي يمكن أن تخضع للانقسام الاختزالي .عندما تخضع الخلايا ثنائية الصبغة للانقسام الاختزالي ، فإن الخلايا الفردية الأربعة الناتجة ، والتي تسمى الجراثيم ، تكون غير متطابقة. في الواقع ، يؤدي تقسيم خلية ثنائية الصبغية إلى أربعة جراثيم إلى تكوين اثنين من ”الجنس“ من خلايا الخميرة ، كل خليتين من النوع MAT-a و MAT-alpha فقط.

تفرز خلايا MAT-a إشارات تزاوج تسمى الفيرومونات التي تجذب خلايا MAT-alpha والعكس صحيح. ترتبط فرمونات التزاوج بالمستقبلات المقترنة بالبروتين G على أغشية الخلايا. عند الارتباط ، يبدأ بروتين G تسلسل كيناز البروتين المنشط بالميتوجين (MAP). في تسلسل الإشارات هذه ، يقوم عضو من عائلة بروتين كيناز البروتين المنشط بالميتوجين على وجه التحديد بفسفرة بروتين كيناز البروتين المنشط بالميتوجين آخر ، والذي يقوم بفسفرة بروتينات أخرى ، وهكذا. في نهاية المطاف ، فإن الكينازات تقوم بفسفرة عوامل النسخ التي تغير التعبير الجيني لما يقرب من ٢٠٠ جين لجعل الخلية تستقبل التزاوج. تنتج هذه التغييرات استطالة في غشاء الخلية والسيتوبلازم في اتجاه الفرمون. يُطلق على هذا الاستطالة اسم شمو (shmoo) ، ويستمر في اتباع تدرج تركيز الفرمون حتى يتصل بشريكه. تندمج خليتا الخميرة ، وتجمعان كروموسوماتهما في خلية واحدة ثنائية الصبغيات.

إشارة النصاب في الخميرة

على الرغم من أن الخميرة تستخدم العديد من أجهزة الإشارات الخلوية التي تشبه آليات الإشارة الموجودة في الكائنات الحية متعددة الخلايا الأكثر تعقيداً ، إلا أن الخميرة لا تزال عبارة عن خلايا فردية ، وكائنات وحيدة الخلية ، تعيش في مستعمرات ، على غرار البكتيريا. مثل البكتيريا ، تستخدم الخميرة أيضاً إشارات استشعار النصاب بين الخلايا وحتى بين المستعمرات. عند كثافة الخلايا العالية ، تبدأ الخميرة في إفراز إشارة النصاب التي تجمع خلايا الخميرة الفردية في مستعمرات ، مع المستعمرات الفرعية التي تعبر عن وظائف أو جغرافية متخصصة. لا يجب أن تتكون إشارات النصاب من جزيئات معقدة مثل البروتينات. في الواقع ، يمكن أن تنتج الخميرة الأمونيا ، وهو مركب منخفض الوزن الجزيئي ، والذي يعمل بمثابة إشارة النصاب الذي يفصل خلايا الخميرة إلى مناطق حيوية ومناطق الموت الخلوي (موت الخلية المبرمج). عند حواف المستعمرة ، حيث تكون الأمونيا أقل تركيزاً ، تتكاثر الخلايا. إذا تم إنتاج كمية كافية من الأمونيا ، فيمكن أن تمنع نمو المستعمرة بأكملها وكذلك نمو المستعمرات المجاورة.

الخميرة يمكن أن تصيب الأنسجة البشرية

تشمل عدوى الخميرة لدى البشر مرض القلاع (الذي يشكل بقعاً بيضاء مؤلمة في الفم) ، والتهاب المريء المبيض (القلاع الذي ينتشر إلى المريء) ، وعدوى الخميرة المهبلية (التي تسبب ألماً مهبلياً ، والحكة ، والحرقان) ، وحكة الجلد والطفح الجلدي بما في ذلك اقدام الرياضيين (سعفة القدم) ، وغيرها الكثير. تحدث أخطر أشكال عدوى الخميرة عندما تغزو الفطريات مجرى الدم (فطريات الدم). هذه حالة تهدد الحياة. تنتشر جميع الالتهابات الفطرية عندما تنمو الفطريات وترسل إشارات لبعضها البعض كما هو موضح أعلاه.