الزنك (Zn) Zinc

له أهمية في الأنظمة الحيوية، يحوي الغلاف الخارجي لذرة العنصر على 10 الإلكترونات في الغلاف (3d). يوجد في الطبيعة بشكل ثنائي التكافؤ، ونظرا لتشبع غلافه الخارجي بالإلكترونات فهو لا يستطيع القيام بعمليات الاكسدة والاختزال، وانما يقوم بعمل معقدات مع سلاسل بيبتيدية متعددة عندما تكون عمليات الاكسدة والاختزال غير مرغوبة. ونظرا لطبيعته الكيماوية فهو يستطيع تنشيط جزيئة الماء.

يدخل الانظمة الحيوية من خلال اشتراكه في تركيبة عدد من الانزيمات وكذلك البروتين الذي يرتبط بالـ DNA وهو Zinc – finger protein الذي يوجد في البكتريا وعدد من الاحياء. سمية الزنك معتدلة بالنسبة للـ E. coli وتشابه حالة النيكل والكوبالت.

ينقل الزنك الى الخلايا بواسطة بروتينات من عوائل مختلفة :

• يمكن ان يدخل بأنظمة نقل المغنيسيوم السريعة غير المتخصصة كما في A. eutrophus CH34 دون ان يؤثر على قبط Mg ⁺⁺ اما في خميرة الخبز فهو يدخل عن طريق CorA.
• ينقل الزنك بواسطة الانظمة العائدة الى العائلة MgtE التي تعتمد على الطاقة الناتجة من الضخ الكيماوي ويوجد النظام في عدد من البكتريا السالبة لصبغة كرام، ولكنه اقل انتشارا من CorA.
• ينقل بواسطة MgtB من عائلة P – type ATPase في بكتريا Sal. tphimurium والذي ينقل الزنك بكفاءة اعلى من المغنيسيوم.
• تحوي بعض البكتريا على بروتينات رابطة توجد في الفسحة المحيطة تقوم بنقل الزنك.
• بعض البكتريا وأحياء اخرى تنقل الزنك بناقلات ABC وفي E. coli تستجيب ناقلات هذا النظام لنقص الزنك وذلك باستعمال البروتين Zur الذي يشابه Fur الذي ينظم نقل الحديد في العديد من البكتريا.

وفي خميرة الخبز فان البروتينات الناقلة للزنك هي من مجموعة CorA ، ويوجد نظامان ZRT 1p يكون ذو ألفة عالية للزنك و ZRT 2p ذو ألفة واطئة والاثنان يعودان الى عائلة ZIP. وناقلات الزنك هذه يوجد منها عدد كبير في النباتات، والابتدائيات والفطريات والفقريات واللافقاريات.

وللتخلص من سمية الزنك تستعمل البكتريا مكونات الأنظمة RND و p-type ATPases فمثلا في E. coli فان ZntA الذي يعود الى p-type ATPases يكون مسئولا عن طرد الزنك الى الخارج. اما في البكتريا المزرقة مثل Synechocystis فتستعمل ZiaA. كما ان الانظمة الخاصة بمقاومة الكادميوم يمكن ان تقوم بطرد الزنك في معظم الحالات.

وكما اشير سابقا الى ان p-type ATPase تطرد الايونات ومنها الزنك الى خارج الأغشية الخلوية في حين ان RND فتقوم بطرد الزنك خارج الأغشية الخلوية والجدران الخلوية والاغشية الخارجية للبكتريا السالبة لصبغة كرام اي انها تساعد في التخلص التام منه.

اما مصادر الطاقة اللازمة لدفق الزنك الى الخارج فهي ليست دائماً ATP فقد تكون الضخ الكيماوي (Pmf) كما في Czc ، وعملية تنظيم الاجهزة الاخيرة (Czc) تكون معقدة وتحتاج الى حوالي 6 بروتينات اضافية لكل منها جينه الخاص وتلعب عوامل سيكما δ⁷⁰ دورا مهما في عملية التنظيم.

وتحوي الناقلات CDF على ناقلات خاصة بالزنك وجدت في بعض البكتريا مثل Staph . aureus التي تقاوم الزنك والكادميوم باستعمال آلية الدفق الخارجي. وتحوي الخميرة على اثنين من هذه العائلة وتشارك في مقاومة الزنك والكادميوم بطريقة الدفق الى الخارج، ويمكن ان تشارك في نقل الزنك خارج المايتوكوندريا. وفي اللبائن توجد عدة بروتينات من CDF متخصصة لنقل الزنك في مواقع مختلفة من الخلية.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .