التكنولوجيا الحيوية

نتيجة لمحدودية هذا المرجع العلمي فأنه من الضروري تذكر ان العوامل الهرمونية التي لم تناقش هنا )مثل عامل النمو (IGF-11والبيتيد العصبي neuropeptideربما تعكس حالة النمو سواء عن طريق تنظيمها المباشر علي توالد النسيج tissue proliferationاو بطريقة غير مباشرة عن طريق التحكم في الشهية .وفي الواقع يبدو ان قابلية توريث الشهية دافع قوي في معدلات النمو المتشتته بين السلالات المختلفة لنفس النوع من الأسماك وايضا ،فأن كثير من المتغيرات المنظمة هرمون النمو وعامل النمو IGF-1او عوامل النمو IGFBPsوالنمو ربما تكون فاعلةكذلك عن

طريق التغيرات في كمية الغذاء المأكول.

رابعا :اتجاهات التغذية الجينية للدهن في الأسماك

Towards Fish Lipid Nutrigenomic

تشير كلمة دهن الي مجموعة عديدة مختلفة من المواد مقسمة معا علي حسب ذوبانها العالي في المذيبات غير القطبية ،او علاقتها بمركبات اخري .ومعظم الدهون في eukaryotesمشتقة من acetyl-CoA,وتنتمي الي ثلاثة صفوف وهي :احماض دهنيه مستقيمة السلسلة ،متفرعه، حلقية ،وأحماض دهنيه اخري متخصصه ،ومركبات polyprenoidتشتمل علي الكاروتينات والستيرولات ومشتقاتها ،وللدهون ادوار كثيرة في كل الكائنات الحية ومن أهم هذه الأدوار :تعتبر من المركبات البنائية لأغشية الخلية وضرورية لامداد الطاقة والتخزين .وتعتبر الدهون والاحماض الدهنيه وفي نفس الوقت مع البروتينات مركبات غذائية رئيسية للأسماك .والأسماك لا تستفيد بكفاءة بالكربوهيدرات بعكس الحال في الفقاريات البرية .ومن ثم فان الكربوهيدرات تعتبر اقل اهمية كمركبات غذائية لمعظم الاسماك ،وربما تكتفي الاسماك احتياجتها من تخزينه )جليكوجين( عن طريق الاحماض الامينيه المهدومة .وميكانيكيات توزيع وتخصيص الاسماك للطاقة من الدهون والبروتين للتطور والنمو والتناسل من الأمور الهامة في تفهم استراتيجيات تاريخ الحياه .وزيادة تفهم هذه الميكانيكيات سوف يرشد اماكن صيد الاسماك fisheriesوانشطة الاستزارع المائي.

أجري تطوير للعلائق الصناعية او الاعلاف المشكلة لتغطية الاحتياجات الضرورية للأسماك )احماض امينيه ،احماض دهنيه ،فيتامينات وعناصر معدنيه( وامدادها بالمركبات الغذائية الكبري )بروتين ،دهن وكربوهيدرات( والطاقة في توازن للحصول علي نمو في صورة مثلي .وكلا من الدهون والاحماض الدهنيه لهما ثلاثة مصائر رئيسية .اما أنها تدمج داخل اغشية الخلية ومن ثم تكسب السمكه سمنه او انها تتأكسد لامداد الاسماك بالطاقة او انها ترسب في الانسجة كمصدر للطاقة المخزنه ،ولذلك فان محتوي الدهن وتركيب الاحماض الدهنيه للعليقة يجب ان يكون في صورة مثلي للحصول علي معدلات نمو عالية ولضمان صحة الاسماك وفي نفس الوقت المحافظة علي القيمة الغذائية العالية للأسماك من اجل الاستهلاك الأدمي .ولقد ازداد محتوي الدهن في العلائق المصنعة في صورة مكعبات في السنوات الاخيرة نتيجة للتقدم التكنيكي في انتاج العلف.

وبالتالي سوف يستفاد بنسبة قليلة من البروتين للطاقة بينما يوجه معظم البروتين لتخليق انسجة جديدة وهكذا ،فان تشيكلات مخلوط الاعلاف تحتوي علي اقصي محتوي للدهن ،وارضاءا للضغط التجاري من اجل زيادة معدلات النمو وتقليل مادة الانتاج بالرغم من وجود ارتباط قوي بين مستويات دهن الغذاء والمستويات غير المرغوبة للدهن في ذبائح الأسماك.

الأسماك لها احتياجات غذائية مختلفة من الدهون وهذا يعتمد علي نوع الاسماك وذلك بالنسبة للأحماض الدهنيه العديدة غير المشبعة الطويلة السلسلة n-3 or w3والتي من امثلتها حامض eicosapentaenoicوحامض docosahexaenoicبينما للأنسان سعة محدودة لتخليق هذه

٤٠٢

الاحماض الدهنيه n-3HUFAالسالفة .الاقصر في السلسلة ومن ثم فان الاسماك تعتبر مصد ار غني بالأحماض الدهنيه n-3 HUFAبالاضافة الي ان الاحتياجات الدقيقة للسمك البحري من هذه الاحماض الدهنيه تجعل زيت السمك المصدر الوحيد التجاري المتاح لهذه الاحماض الدهنيه الضرورية في اعلاف الأسماك البحرية وحتي الان فانه نتيجة لرخص ثمن زيت السمك انتشر استخدامه في اعلاف مزارع الاسماك .ومن الواضح ان الطلب الزائد من الاستزراع المائي لزيت السمك سوف يتجاوز المعروض منه مما يهدد انشطة الاستزراع السمكي وخاصة قطعان الأسماك المستأنسه ولكن هناك توليفة من الزيوت ذات الاصل النباتي يمكن استخامها كبديل لزيت السمك.

تمثيل الاحماض الدهنيه : Falty Acid Metabolism

تحلل وتمثيل الدهن : Lipogenesis

تعتبر عملية تحلل وتمثيل الدهن في الأسماك من الأمور الضرورية ومطابقة لما هو يحدث في الثدييات ويوضح الشكل ) (٣٧خطوات تمثيل الدهن .حيث ينشط Acetyl-CoAويحول الي malonyl-CoAبواسطة انزيم Acetyl-CoA carboxylaseويجمع في السيتوزول cytosol بواسطة الانزيم المحلل للحامض الدهني falty acid synthaseلتكوين احماض دهنيه مشبعة تحتوي علي ١٨ ،١٦ذرة كربون .وهذه العملية تحتاج الي قوة اختزال في صورة NADPHالذي يتم امداده بواسطة انزيم ديهيدروجينيز وانزيم حامض الماليك .ومن ثم يتم التحكم في التدفق المحوري بواسطة كلا NADPH, malonyl-CoAوالمحتوي الخلوي لكلا من انزيم جلوكوز ٦ فوسفات .ديهيدروجينيز G6PDوانزيم حامض الماليك وفي أسماك سالمون المحيط الاطلنطي تحت ظروف العلائق القياسية يعتبر انزيم حامض الماليك هو المساهم الرئيسي بينما في اسماك الاسبور البحري يتم امداد انزيم NADPHبواسطة انزيم جلوكوز –٦-فوسفات ديهيدروجينيز ) ( G6PDوالاحماض الدهنيه الاحادية التشبع يزال تشبعها ويطال سلسلتها بواسطة انزيمي Fatty acyl desaturase, elongaseتحت ظروف نقص الاحماض الدهنيه الضرورية .كما أن التغيرات في مستويات نشاط انزيم G6PDبالكبد في أسماك سالمون المحيط الاطلنطي المغذاه علي علائق Vo-based dietsارتبطت بالزيادة في عمليات تطويل وازالة تشبع الاحماض الدهنيه التي تتطلب انزيم NADPHوفي الأسماك لوحظ أن المساهمة الانزيمية لانزيم ADPH بواسطة انزيم حامض الماليك وانزيم G6PDيتم التحكم فيها بوساطة وجود احماض دهنيه معينه

تعدل من انشطتها المتخصصة.

أسماك سالمون المياه العذبة والمياه المالحة تظهر مستويات منخفضة لمركب triacylglycerol الكبدي في Faمقارنه بالأسماك المغذاه Vaوبالمثل فان ادخال Vaفي علائق سالمون الاطلنطي نتج عنه زيادة في دهن الكبد وتنظيم عالي للتعبير GLUT4الناقل للجلوكوز في العضلات مع تعديل ملائم لمستويات الجلوكوز والجيسيريدات الثلاثية في البلازما .وفي سمك الاسبور لوحظ ان استخدام Vaفي العليقة ادي الي تقليل مستويات الاحماض الدهنية n-3PUFAفي العضلات وصوحب بترسيب عالي للدهن في الكبد .ومن جهة اخري بالرغم من وجود ادلة للتعديلات في انماط ترسيب الدهن الا ان استبدال ال Faب Vaلم يكن له تأثير علي تمثيل الدهن وربما يعزي ذلك الي الامداد العالي للدهن في علائق الاستزراع السمكي وفي اسماك التونه mainhow انخفض نشاط ACCالكبد والامعاء عند التغذية علي علائق عاليه في محتواها من الدهن.

٤٠٣

Schematic view of the main pathways of dietary fuel metabolism in fish (٣٧) شكل liver. Some major metabolites are indicated and important enzymes discussed in the text are boxed. Open arrows indicate anabolic pathways and normal arrows catabolic routes. Diet provides fatty acids that can be directly stored in adipose tissue or enter into the hepatic pathways for energy generation though tJ-oxidation in peroxisomes or mitochondria. The highly regulated lipoprotein lipase (LPL) is a main distributor of the fate of fatty acids. The carnitine palmitoyl tranferase system (CPT) in the mitochondrial membrane is the limiting step in the energy use from fatty acids into the mitochondria, while acetyl CoA-oxidase (ACO) is a major enzyme of fatty oxidation in peroxisomes. Lipid biosynthesis (and many other biosynthetic pathways) is driven by the acyl-CoA-carboxylase (ACC) and fatty acid synthase (FAS) coupled system, which is nourished by NADPH through the pentose-phosphate shunt at glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) and by the activity of malic enzyme (ME). Highly unsaturated, polyunsaturated, and monounsaturated fatty acids (HUFA, PUFA, and MUFA, respectively) are synthesized from cellular fatty acid intermediates (e.g., palmitate) and from dietary fatty acids though fatty acid elongase (ELO) and desaturase (DES).

Dietary amino acids can be oxidized to intermediates, which can enter gluconeogenic pathways, ultimately for energy storage as glycogen or for

NADPH production.

: Lipoprotein Lipase انزيم ليبيز الليبوبروتين يعتبر مصير الاحماض الدهنيه المخلقة داخليا هو بناء اغشية الخلية وكطاقة مخزنة وجميع الاسماك تخزن الدهون في الاحشاء والكبد والانسجة العضلية ومعظم تمثيل الدهون يحدث في الكبد والخلايا الدهنيه ونقل الدهون بين هذه المخازن والي الانسجة ثم يلي ذلك امتصاص ليبوبروتينات انزيم هام في هذه العملية وتنظيمه عبر الانسجةLPL البلازما ويعتبر انزيم ليبوبروتين ليبيز ( يعزز نشاط الإنزيم في٣٨ المختلفة يعتبر هاما للتوازن بين تراكم الدهن وتمثيل الدهن )شكل النسيج الدهني بواسطة بعض الهرمونات مثل الانسولين ويقل في العضلات ومن ثم فان نشاط .هذاالانزيم يمكن تنظيمه بين العضلات والنسيج الدهني لكي تنتج الطاقة او تخزين الدهن

٤٠٤

ولقد تم مطابقة العديد من جينات انزيم LPLفي الأسماك حيث وجدت اربع جينات لانزيم LPL

في سمك الابراميس البحري وهي كالتالي:

LPL 1, LPL 2, HLليبيز الكيد – PLليبيز البنكرياس .فكلا من جيني LL 1, LPL2تم التعبير عنهما كلية في كل الكائن الحي ولكن جين ليبيز الكبد تم التعبير عنه في اسنجة الكبد اما جين انزيم PLفعبر عنه في الكبد والبنكرياس والنسيج الدهني .وتنظم جينات LPL 1 , LPlL 2 في أنسجة متخصصة بالاستجابة للحالة الغذائية للسمكة وحديثا تم الحصول علي بعض المعلومات عن كيفية تأثير الحالة الغذائية والموسمية والهرمونات علي هذه الجينات في أسماك عديده فزيادة التصويم والاحماض الدهنيه الغذائيه تنظم تعبير انزيم LPLفي اسماك الايراميس البحري الاحمر والنسيج الدهني .وفي اسماك التونه ينظم نشاط انزيم LPLبالنسيج الدهني بواسطة هرمون الانسولين مع تعديل نسيج معين عقب الغذاء المأكول .وبالاضافة الي ذلك فان TNFa )السيتوكين (cytokineالذي له كثير من الوظائف البيولوجية والتي منها تنظيم وتعديل العضلات والتمثيل الغذائي للنسيج الدهني في الثدييات يقوم بالتحكم في تمثل الدهن في أسماك التونه عن طريق تنظيم نشاط انزيم LPLبالنسيج الدهني وتنبيه تمثيل الدهن.

يحدث هدم للأحماض الدهنية بواسطة بيتا-اكسدة B-oxidationفي الخلايا والميتوكوندريا )شكل (٣٧وتعتبر العضلات الحمراء والكبد والقلب من أكثر الانسجة التي يحدث فيه اكسدة F3- oxidationفي الأسماك .ومن جهة اخري ،بالرغم من انخفاض سعة هذه الأكسدة لكل جرام نسيج فان العضلات البيضاء تعتبر الموضع الرئيسي لهذه الاكسدة بسبب الحجم الكلي للنسيج .ويعتمد هدم الاسماك للأحماض الدهنيه علي عدة عوامل مثل :حجم السمكة ومرحلة الحياة والموسم.

والأسماك أكلة اللحوم تعتمد علي البروتين والدهون كمصدر للطاقة اكثر من اعتمادها علي

الكربوهيدرات.

أهمية الاكسدة F3-oxidationبالميتوكوندريا تعتمد علي النسيج وفي كبد الأسماك تسهم معنويا هذه الأكسدة في سعة اكسدة B-oxidationالكلية وتسهم حتي %١٠٠من الأكسدة B- oxidationاثناء تحول parr-smoltكما ان المساهمة من الأكسدة F3-oxidationفي الميتوكوندريا تكون منخفضة واقل من %١٠من الاجمالي في كلا من العضلات البيضاء والحمراء

في اسماك سالمون الاطلنطي.

ان تعبير ACOفي أسماك التونه يتم تنظيمه غذائيا مع زيادة مستويات الحامض الاميني النووي الرسول mRNAبالأمعاء بالاستجابة للتغذية .ولقد اجريت دراسات عديدة لبحث نشاط ACOفي الكبد وبوجه عام لم تظهر هذه الدراسات تغيرات كبيرة اما بعد استبدال زيت السمك او بعد التغذية علي مركبات تعدل من نشاط ACOفي القوارض .ويجب الاخذ في الاعتبارأن الارتباط تغذية اسماك الابراميس علي علائق تحتوي علي زيت السمك والحامض الدهني لينوليك نتج عنه تنبيه ٦) post prandralساعات بعد التغذية( وزياة في نشاط ACOمقارنة بالعلائق المحتوية علي زيت سمك فقط وتأثيرات CLAعلي سمك الابراميس لم تلاحظ ٢٤ساعة بعد التغذية مما يوضح ان قياس تأثيرات post-prandialيجب ان تعطي لها اهتمام اكبر في المستقبل من ناحيةتجارب استبدال زيت السمك .استبدال زيت السمك بالزيوت النباتيه في علائق الأسماك يؤدي الي تغير تركيب الاحماض الدهنيه بالعليقة وبأنسجة الجسم وينتج عنه تأثير علي سعة الأكسدة B-

.oxidation

٤٠٥

انزيم : Carnitine Palmitoyl Transferase

لتمكين الاكسدة B-oxidationبالميتوكوندريا للأحماض الدهنيه المنشطة يجب توصيل Acyl- CoAsالي الجزء الداخلي لغشاء الميتوكوندريا .وانزيم CarnitinePalmitoyltransferase )شكل ٣٨و (CPTIفي غشاء الميتوكوندريا الخارجي يحول acyl-CoAالي acylcarintine الذي ينتقل الي الغشاء الداخلي للميتوكوندريا في تبادل مع جزيء الكازنيتين carnitineالحر.

وبداخل الميتوكوندريا يتحول acyl-carnitineالي acyl-CoAوبواسطة تأثير انزيم CPT2 يتحول acyl-carnitineالي acyl-CoAبواسطة تأثير انزيم CPT2وعموما تنظيم B- oxidationبالميتوكوندريا يكون مفتاحه هو CPT1الذي يثبطبواسطة matonyl-CoA نظ ار لان تخليق malonyl-CoAهو الخطوةالأولي في التخليق الحيوي للأحماض الدهنيه فأن تثبيط CPT1بواسطة malonyl-CoAيزودنا بميكانيكية مباشرة للتحكم في التوازن بين تمثيل الدهون والأكسدة B-oxidationبالمتوكوندريا وبالإضافة الي التثبيط بواسطة malonyl-CoA فان نشاط CPT1ينظم معنويا عند مستوي الجين كاستجابة للتنبيه الغذائي ) مثل :الاحماض الدهنيه والتغذية والتصويم( وفي الثدييات يتواجد CPT1علي الاقل في صورتين 2 isoforms احداهما في الكبد CPT1Aوالاخري CPT1Bفي العضلات وبالرغم من تأكيد تثبيط CPT 1 بواسطة malonyl-CoAفي أسماك السالمون الاطلنطي وأسماك التونه فان البيانات المتاحة لتنظيم هذا الانزيم عند مستوي الجين .في الأسماك محدودة .ونشاط CPT1بالكبد وتعبير

يتأثر ب CLAالغذائي في اسماك سالمون

ا

الحامض الاميني النووي الرسول mRNAلم

الاطلنطي بالرغم من الزيادة المعنوية في الأكسدة B-oxidationفي الكبد كاستجابة لهذه المعاملة.وبالعكس ،ففي العضلة الحمراء انخفض معنويا مستويات نشاط CPT 1و mRNA مع المأكول من CLAوعلاوة علي ذلك لوحظ انخفاض معنوي Post-prandialلمستويات

CPT1B mRNAفي قلب سمكةالابراميس البحري.

بالرغم من تأثير CPT2كموضع تنظيم هام في تمثيل الدهن بالقوارض فإن هذا الجين ومنتجه لم يدرس في الاسماك ولوحظ ايضا هذا بالنسبة لتوليفة من الانزيمات الاخري الهامة للأكسدة B- oxidationبالميتوكوندريا وتحول الطاقة energy transductionومن أمثلة هذه الانزيمات ديهيدروجينز long chain acyl-CoAوهو الانزيم الرئيسي للأكسدة B-oxidation

بالميتوكوندريا للأماض الدهنيه غير المشبعة.

٤٠٦

شكل )The highly unsaturated fatty acid biosynthesis pathway in verte- (٣٨ brates. Schematic pathway showing the enzymes and intermediate fatty acids catalyzing and leading to the predominant products of highly unsaturated fatty acid synthesis in vertebrates.ARA, arachidonic acid; EPA, eicosapentenoic acid and DHA, docosahexenoic acid.

التخليق الحيوي للأحماض الدهنيه العالية التشبع:

Biosynthis of Highly Unsaturated Fatty Acids:

جميع الكائنات الحية لها القدرة علي تمثيل الدهون ،وذلك يكون يتخليق الاحماض الدهنيه المشبعة وانتاج احماض دهنيه غير مشبعة حادية )مثل (18-In-9ومن جهة اخري تعتبر النباتات فقط )وقليل من اللافقاريات( لها القدرة علي ازالة التشبع للأحماض الدهنيه 18:In-9لتكوين الاحماض الدهنيه العديدة التشبع ) (PUFAوهي 18:2n-6 & 18:3n-3علي الترتيب ولذلك تعتبر PUFAضرورية في عليقة الفقاريات كأسلاف Precursorsفسيولوجية HUFAضرورية وهي:

حامض الاراشيدونيك HUFA, EPA,. DHA, arachidonicفي الحيوانات الفقارية يمكن ان يستمرالتخليق الحيوي لل HUFAعن طريق ازالة التشبع واطالة السلسلة الكربونيه 18:3n 39 :

18:2n-6في شبكة الاندوبلازم ويتم تخليق ARAبواسطة نزع التشبع للأحماض الدهنيه 18:2n-6لكي ينتج الاحماض الدهنيه 18-3n-6التي تطول الي 20:2n-6لكي ينتج الاحماض

٤٠٧

الدهنيه 18-3n-6التي تطول الي 20:3n-6فيكون الناتج النهائي بعد ذلك هو ARAويعتبر مسار تخليق EPAمن 18-3n-3متشابها ،ولكن لتخليق DHAلا يحدث ادخال لرابطة ethylenic bondعن طريق الاجتياز المباشر بازالة التشبع ولقد لوحظ ان EPAتجتاز دورتين من الاطالة لتكوين 24:5n-3التي يحدث لها بعد ذلك ازالة تشبع لتكوين 24 : 6n -3

يتبعه تفاعل تقصير السلسلة لتكوين .22:6n-3

يتباين المدي الذي عنده تحول السمكة CIS PUFAالي C20/C22HUFAويصاحب ذلك استكمال للأنزيمات المزيلة للتشبع والانزيمات المطولة للسلسلة الكربونيه .واسماك المياه العذبة تستطيع انتاج DHAمن الحامض الدهني 18-3n-3وكذلك التعبير عن جميع انشطة ازالة التشبع واطالة السلسلة الكربونيه الضروري لهذا التخليق الحيوي.

وبالعكس لا تستطيع الاسماك البحرية انتاج DHAمن السلسلة الكربونيه 18-3n-3عند معدل فسيولوجي معنوي وذلك يعزي الي خطوة أو اكثر في المسار .وهذه الفروق الملحوظة في سعة الاسماك لتخليق HUFAترتبط بطبيعة بروفيل الحامض الدهني الموجود في علائقها ومن ثم فان اسماك المياه العذبة التي تبني علائقها علي سلسلة الغذاء البري terrestrial food chain والمنخفضة في محتواها من HUFAوخاصة DHAتستطيع تحويل الاحماض الدهنيه 18-2n- 6و 18-3n-3الي HUFAبأكثر فاعلية من الاسماك البحرية التي تمتاز علائقها بغناءها بكلا من EPAو DHAوالاحماض الدهنيه 18-2n-6 ،18-3n-3تستطيع تغطية الاحتياجات من الأحماض الدهنيه الضرورية في أسماك المياه العذبة بينما كلا من EPA & DHAيمثلان

الاحماض الدهنيه الضرورية في الاسماك البحرية.

الاستزراع المائي يمد بمعدل زائد للأسماك في سلة الغذاء الادمي ويصل هذا المعدل الي %٤٣ حسب احصائية ال FAO, 2006كما ان العلائق الصناعية المبنيه علي زيت السمك تضمن ان السمك المستزرع وخاصة السمك البحري يكون غني n-3HUFAوهناك زيوت نباتيه بديلة لزيت السمك باعداد كبيرة وغنية ب CIS PUFAولكنها فقيرة في n-3 HUFAالموجود بوفرة في زيت السمك ،ومن ثم فان تركيب الاحماض الدهنيه بلحم الأسماك المغذاه علي زيوت نباتيه يتصف بزيادة مستويات الاحماض الدهنيه 18-3n-3& 18-2n-6وانخفاض مستويات n-3HUFA مما يزيد من قيمتها الغذائية للمستهلك الادمي .والهدف الاساسي لاستخدام التكنولوجيات الوراثية والجزيئية في هذا النطاق هو مطابقة الجينات المشفرة لانزيمات التخليق الحيوي لل HUFAوذلك لتقدير كيفية تنظيمهم وكيفية تعبيرهم في صورة مثلي لتمكين الاسماك من الاستفادة القصوي

للزيوت النباتيه.

إنزيمات إزالة تشبع الاحماض الدهنية : Fatty Acyl Desaturases تمتلك الثدييات جينات منفصلة لا ازلة التشبع وتستطيع انتاج DHAمن الأحماض الدهنيه 18-3n-3ولو عند مستويات منخفضة وهذه الجينات تشفر encodeالبروتينات المرتبطة بالشبكة الاندوبلازميه حيث تؤثر كمكونات نهائية متخصصة لنظام نقل الالكترون كما تحتاج الي NADPHواوكسجين جزيئ وادخال روابط زوجية بين النهاية الكربوكسيلية وبداية الرابطة الزوجية للأحماض الدهنيه ما بين ٢٤ ،١٦ذرة كربون وهي المسئولة بداية ونهاية ازالة التشبع .وتسلسلات البروتين بالأسماك المزالة التشبع تمتلك صفات متخصصة لازالة تشبع الأحماض الدهنيه بالميكروسومات ومن هذه الصفات :إطارات الحامض الاميني هستدين ومنطقتين فيما وراء الاغشية وسيتوكروم bsللنهاية النيتروجينية يحتوي علي HPGGوبالتالي فان الاسماك المزال التشبع بها تعتبر بروتينات تحتوي علي كلا من انزيم ازالة التشبع ووظائف سيتوكروم .bs

٤٠٨

الصفات الوظيفية لاسماك الذب ار "اسماك الزرد" zebrafishالم ازل تشبعها بتعبير متباين في خميرة saccharomyces cerevisiaeاظهرت الانزيم المزيل للتشبع وهذا الانزيم ينزع فقط تشبع PUFA,وهو موجود في جينيوم هذاالنوع من الأسماك ولقد اظهر انزيم مزيل التشبع بأسماك الذب ار مستوي منخفض تجاه الأحماض الدهنيه المكونه من ٢٤ذرة كربون .وبالعكس ،فإن انزيم ازالة التشبع cDNAsمن أنواع أسماك المياه العذبة الأخري مثل أسماك التونه والمبروك الشبوط يشفر

انزيمات ازالة التشبع .unifunctional A6

ومن جهة اخري فان cDNAsلانزيمات ازالة التشبع clonedمن اسماك سالمون الاطلنطي مما يوضح وجود جينات ازالة التشبع عديدة في بعض الاسماك وجميع الاسماك المزالة التشبع تعتبر

n-3 fatty acidsبالمقارنه مع . n-3 substrate

اكثر نشاطا تجاه الحامض الدهني

جدول )Functional characterisation of fish fatty acyl desaturase cDNAs (٧٥

Carp ∆6

Zebrafish

R. trout

Salmon

Salmon ∆6

Sea bream

Turbot ∆6

Cod ∆6

∆6

∆5

∆6

n-3

n-6

nnn-3

nn-3

nn-3

n-6

n-3

n-6

n-3

n-6

n-3

n-6

3

6

6

6

∆6

29.4

11.7

7.1

1.5

31.5

3.6

0.6

0.4

60.1

14.4

23.1

12.2

59.5

31.2

33.5

17.5

∆5

20.4

8.3

0.5

0.4

0.2

0.0

10.2

0.9

2.3

0.0

0.2

0.1

0.1

0.0

0.0

0.0

∆4

0.0

0.0

0.0

0.0

nd

nd

0.0

0.0

0.0

0.0

nd

nd

0.0

0.0

0.0

0.0

*∆6

~5

~2

nd

nd

nd

nd

0.0

0.0

0.0

0.0

nd

nd

nd

nd

nd

Nd

Results are presented as percentage of substrate fatty acid converted to elongated bproduct, Fatty acid substrates are; ∆6, 18:3n-3 and 18:2n-6; ∆5,20:4n-3 and 20:3n-6; ∆4,22:5n-3 and 22:4n-6; ∆6*,24:5n-3 and 24:4n-6;nd, not detected.

وجود جينان منفصلان لانزيم ازالة التشبع 1-5/1-5 desaturaseفي أسماك سالمون الاطلنطي يتمشي مع الدليل البيوكيماوي لانتاج DHAمن 18-3n-3في هذا النوع من الأسماك وبالمثل فان وجود ازدواج وظيفي لانزيم ازالة التشبع 1-5/1-5في جينوم اسماك الزرد يعني ان هذاالنوع يستطيع انتاج DHAمن 18-3n-3وعدم قدرة اسماك الابراميس البحري لانتاج DHAمن 18-3 ربما يفسر عن طريق وجود دور وظيفي واحد لجين انزيم ازالة التشبع 6-1في هذاالنوع ومن ثم فان عدم قدرة بعض الانواع لانتاج DHAربما يفسر عن طريق نقص جين مشفر لنشاط 1-5 وهذا النقص ليس له تسلسل معنوي في الاحياء البحرية الغنية ب HUFAوعلي العكس فان جين اسماك الزرد الثنائي الوظيفة وجينات اسماك السلمون المتعددة الوظيفة تمكن هذه الانواع التي تقضي كل او جزء من دورات حياتها في بيئات نهرية فقيرة نسبيا في المركبات الغذائيةلانتاج HUFAالضرورية ،وهذه الاستنتاجات تدعم بابحاث جينوم الاسماك المتسلسلة وتحليل تسلسل الجينات العديدة والتي تتفق مع النشوء النوعي الكلاسيكي classical phylogenyوالتي قسمت الاسماك المزالة التشبع الي ثلاث مجاميع :المجموعه الأولي تشتمل علي تسلسلات اسماك الشبوطي carp fishالعادي وأسماك الزرد ،والمجموعة الثانية تشتمل علي تسلسلات اسماك التونه والسالمون الاطلنطي اما المجموعة الثالثة فتشتمل علي تسلسلات اسماك البلطي والابراميس البحري والتربوت مع كود codمتفرع من خط الأسماك شائكه الزعانف.

انزيمات اطالة الاحماض الدهنيه : Fatty Acyl Elongases جينات انزيم اطالة الأحماض الدهنيه طويلة السلسلة ELOVLمثل انزيمات fatty acyl 1-5 and 1-6 desatureaseعبارة عن بروتينات مرتبطة بالشبكة الاندوبلازمية ولقد اتصفت العديد من الانزيمات المطولة للسلسلة الكربونيه للأحماض الدهنيه بنشاطها تجاه المواد الخاضعة لتأثير الخميرة substrateلاحماض دهنيه مختلفة .وتقوم ELOVLبتكثيف السلسلة الطويلة لل malonyl CoA lu acyl-CoAوبالتالي تؤثر كمكونات متخصصة خاضعة لتأثير الخميرة

٤٠٩

لمسار العديد من الانزيمات مثل Ketoreductase, dehydratese, enolaseوتحتاج الي NADPHلتوضيح تخصصات مختلفة للمادة الخاضعة لتأثير الخميرة ،وعلي الأقل ELOVL 2

& ELOVL5تشترك في التخليق الحيوي لل .HUFA

لوحظ ان ELOVL cDNAsلمسار التخليق الحيوي لل HUFAانها تنقل الجينات clonedمن عدد من الأسماك وهي :انواع اسماك المياه العذبة )الزرد والشبوط والبلطي والسالمون( وانواع الاسماك البحرية )التبربوت والابراميس البحري والقد (codوهذه ال cDNAsتشفر الهياكل "الاطارات المقروءة المفتوحة ORFsلعدد من الاحماض الامينيه يتراوح من ٢٨٨الي ٢٩٤ وتحفظ جدا فيما بين الاسماك .ويشارك انزيم اطالة البيتيدات العديدة سمات صفات ELOVLs الميكروسوميه مثلCanonical ER retention signal& multiple transmembrane :

regions

وجميع ELOVLsللأسماك المختبرة بتعبير متعدد في الخميرة اظهرت قابليتها لتطويل & n-3 n-6 PUFAوالمواد الخاضعة لتأثير الخميرة للأحماض الدهنيه الاحادية غير المشبعة ذات اطوال

سلسلة تتراوح من C 18الي .Cn

جدول )(٧٦

Cod

n-6

Sea bream

n-3

n-6

n-3

Turbot

n-6

n-3

Salmon

n-6

n-3

Tilapia

n-6

n-3

Catfish

n-6

n-3

Zebrafish

n-6

n-3

C1885.4

70.7

87.5

78.3

82.6

71.2

71.8

42.1

49.0

22.8

85.9

84.3

7.4

15.7

20

C2049.4

25.6

48.1

40.8

86.6

61.8

38.9

22.6

39.3

21.3

66.8

43.9

0.8

1.5

22

C224.9

0.5

2.8

0.9

1.0

tr

0.7

0.3

0.6

0.6

4.7

0.8

nd

nd

24

;Results are presented as percentage of substrate fatty acid converted to elongated bproduct, Fatty acid substrates are C18-20,18;4n-3 and 18:3n-6; C20-22,20;5n-3 and 20;4n-6; C22-24,22;5n-3 and 22;4n-6; nd, not detected; tr,

trace(<0.05%).

ولقد لوحظ ان ELOVL2في الثدييات لها أكير نشاط في اطالة C20 &Cnويجب تذكر ان جينوم اسماك الزرد وقاعدة بيانات ESTاسماك السلمون الاطلنطي تحتوي علي جين اطالة لل PUFAالذي يرتبط بوضوح ب ELOVL2وبالرغم من أن تحليل جينات ELOVlللأسماك لم يكن كاملا الا انه اتضح ان لأسماك الكروية pufferfishوأسماك ابو شوكة stickleback وغيرها من الأسماك الشوكية لا تمتلك ELOVL2متجانسه وانه من المحتمل ان جين الاطالة elongasecDNAsلاسماك الابراميس واسماك التربوت هي الممثلات الوحيدة لجين PUFA ELOVLفي هذه الانواع .ومن ثم فان التنافسات المتبانيه للأسماك المختلفة لكي تخلق حيويا ال HUFAلا يعتمد فقط علي اتمام الجينوم لجينات ازالة التشبع ولكن تعتمد ايضا علي اطالة

السلسلة الكربونيه.

توزيعات الانسجة والتنظيم الغذائي Tissue Distribution and Nutrition Regulation يعبر عن انزيمي ازالة التشبع واطالة السلسلة الكربونيه للأحماض الدهنيه بأسماك السالمون في الأمعاء ثم بعد ذلك بواسطة الكبد والمخ مع مستويات منخفضة جدا في الأنسجة الأخري .وبالمثل فان هذا التعبير لازالة التشبع في اسماك التونه يكون عاليا في الكبد والأمعاء والمخ وبمستوي

منخفض في الكليتان والقلب والعضلات البيضاء.

وفي أسماك القد codيكون التعبير الجيني لانزيمي الاطالة وازالة التشبع لل PUFAعاليا في المخ والكبد والكليتين والأمعاء .وفي أسماك الابراميس البحري يكون تعبير انزيم الاطالة أعلي في الكبد والامعاء وبمستويات منخفضة في المخ والخياشيم.

٤١٠

جينات مسار التخليق البيولوجي لل HUFAتنظم ايضا بالاستجابة مع استبدال زيت السمك بالزيوت النباتيه ويرتبط تعبير جينات انزيمي الاطالة وازالة التشبع سلبيا وايجابيا مع المحتوي الغذائي HUFAذات السلسلة 18-3n-3 & n-3علي الترتيب وذلك عندما غذيت أسماك سالمون الاطلنطي علي %٧٥زيت بذرة اللفت بالمقارنة مع الأسماك المغذاه علي زيت السمك بالإضافة الي ذلك فان تعبير انزيم ازالة التشبع desaturase mRNAsيكون اعلي في الأسماك المغذاه علي العلائق المحتوية علي زيوت نباتيه بالمقارنه مع الأسماك المغذاه علي زيت السمك وخاصة

في طور الماء البحري.

لم يتأثر تعبير انزيم اطالة السلسلة PUFA elongase mRNAباستخدام الزيوت النباتيه في العلائق المحتوية علي زيت السمك .وهذه الدراسات توضح ان كلا من التعديلات الغذائية والبيئية للتخليق الحيوي لل HUFAفي اسماك السالمون الاطلنطي تضمنت تنظيم التعبير الجيني لانزيم ازالة تشبع الاحماض الدهنيه وكان هذاالتعبير الجيني اعلي اثناء الانتقال من الماء العذب الي الماء المالح وايضا عندما غذيت الأسماك علي علائق تحتوي علي محتوي منخفض من .HUFA تعبير جين ازالة التشبع 1-6 desaturaseفي أسماك الابراميس البحري ازداد ٧اضعاف في كبد الأسماك المغذاه علي بذور اللفت وبذور الكتان او زيت فول الصويا .ولوحظت ايضا هذه المشاهدة في اسماك القاروص البحري sea bassحيث ازداد تعبير هذا الجين في الكبد عند تغذيتها علي علائق تحتوي علي زيت بذرة اللفت وزيت الزيتون وبالعكس ،لم يتأثر معنوياالتعبير الجيني لهذا الانزيم في كبد اسماك التونه بالمياه العذبة عند تغذيتها علي زيوت نباتيه )زيت كتان وزيت لفت وزيت زيتون( ومن ثم يقترح من هذه الدراسات ان الأسماك البحريه في طور الماء البحري seawater phaseتستطيع تنظيم جينات التخليق الحيوي لل HUFAوانشطتها بالاستجابة للمحتويات

المنخفضة لل HUFAفي العليقة.

نقل الأحماض الدهنية : Transport of Fatty Acaid تنقل الاحماض الدهنيه بين الانسجة كجلسريدات ثلاثية وفوسفوليبيدات تدمج داخل ليبوبروتينات بلازما الدم ويحدث ميكانيكيات خاصة في الأنسجة لتمثيل واخراج ليبوبروتينات معينه.

التمثيل الخلوي للأحماض الدهنيه : Cellular Uptake Of Fatty Acids في الدراسات المعملية التي اجريت علي خلايا كبد اسماك السالمون الاطلنطي لوحظ ان n-3 PUFAطويلة السلسلة ربما تحفز الأكسدة B-oxidationعن طريق زيادة امتصاص الاحماض

الدهنيه داخل الخلايا.

الأحماض الدهنيه غير المأسترة unesterifiedتنتقل داخل الخلايا عن طريق ميكانيكية الانتشار المنظمة بواسطة الكيمياء الفيزيقية للدهن او بواسطة النقل المتوسط لبروتين الاحماض الدهنية

FATPعبر الغشاء الخلوي.

والدراسات التي اجريت علي FATPفي الأسماك قليلة جدا ،ولكن دراسة واحدة علي اسماك التروته "السالمون المرقط" أظهرت ان امتصاص الاحماض الدهنيه يكون متوسطا في كلا من العضلات الحمراء والبيضاء .ولقد اقترح حديثا ان المطلوب التمثيلي للأحماض الدهنيه يدفع بقوة من اجل امتصاص هذه الاحماض الدهنيه عن طريق تحويلها الي acyl-CoAبتأثير انزيمات acyl-CoA synthetasesوتنظيم الغشاء المرتبط بنقل البروتين.

٤١١