Bakteriyel enfeksiyonların kontrolü ve tedavisi için umut vaat eden yeni stratejiler
Uzun yıllar boyunca, iletișim yeteneğinin çok hücreli “yüksek yapılı” organizmalara özgü bir özellik olduğu, bakteriler gibi tek hücreli canlıların ise sadece büyümek ve bölünmekten ibaret olan son derece basit bir yașam tarzına sahip varlıklar oldukları düșünülüyordu.
Ancak günümüzde, bakterilerin “asosyal”, “yalnız ya șayan”, “yalnız ölen” izole varlıklar olmadıkları, değișen ortam koșullarına uyumlarını kolaylaştırmak için karmașık hücreler arası iletișim sistemleri kullanan topluluklar halinde bulundukları kabul edilmektedir.
Bakterilerin sosyal bir yașamları olduğu ilk defa1970’lerin bașında Gram (-) bir deniz bakterisi olan Vibrio fischeri üzerinde yapılan çalıșmalar sırasında ortaya çıktı.
Bu bakteride biyolüminesens (biyoıșıma)’in kollektif bir çalıșma ile olușturulduğu keșfedildi. •Vibrio fischeri’ lerin yalnız olduklarında ıșık üretemeyip ancak çoğalıp belli bir sayıya ulaștıklarında, hepsi birden aynı anda ıșık üretmeye bașlıyorlardı.
- Bu ilkel organizmalar yalnız olduklarını veya topluluk içinde olduklarını nasıl ayırt edebiliyorlar?
- Nasıl bir grup olarak toplu halde davranabiliyorlar ?
Çok geçmeden bunu yapabilmelerini sağlayan șeyin birbirleriyle iletișim kurabilme yeteneklerinin olduğu anlașıldı.
İlk defa Vibrio fisheri’de tanımlanmıș olan bu bakteriyel iletișim sisteminin daha sonra V. fisheri ile sınırlı olmadığı birçok Gram (-) ve Gram (+), insan, hayvan ve bitki patojeni tarafından yaygın olarak kullanıldığı keșfedilmiștir. Bakterilerin bu sistemi; antibiyotik biyosentezi, konjugasyon, önemli virülens faktörlerinin üretimi ve biyofilm olușumu gibi çok çeșitli fizyolojik ișlemlerde kullandığı bulunmuștur.
Bakteriler birbirleriyle nasıl ileti șim kuruyorlar? •Bakteriler birbirleriyle ileti șim kurmak için küçük sinyal molekülleri kullanıyorlar.
Bakteriler birbirleriyle haberle șme amacıyla 3 tip sinyal molekülü kullanıyor…..
1. Acyl-homoserine lactones (AHLs) Gram (-)
2. Autoinducer peptides (AIPs) Gram (+)
3. Autoinducer-2 (AI-2) Gram (-), Gram (+)
Bakteriler bu sinyal molekülleri aracılığıyla yeterli çoğunluğa ulașıp ulașmadıklarını izlemekte ve yeter çoğunluğa ulaştıkları anda da virülens faktörlerinin üretimi gibi kritik gen ekspresyonları tetiklenmektedir.
Hücreler arası iletișimi sağlayan bu haberleșme sistemi çevreyi algılama (quorum sensing) olarak adlandırılır. •Bu olay bakteriye kendi hücre populasyon yoğunluğunu izleme ve buna bağlı olarak davranıșlarını düzenlenme olanağı verir.
Böylelikle, konakta enfeksiyon olușturabilecek yeterli çoğunluğa ulașıncaya kadar bağıșıklık sistemi tarafından patojen bakterinin fark edilmemesi sağlanarak bașarılı bir enfeksiyon süreci olușturulur.
Gram (-) bakterilerde Quorum Sensing
Gram negatif bakteriler patojeniteye katkıda bulunan bir seri virülens faktörü üretirler. Bu virülens faktörlerini üretmek için N-açil homoserine laktone (AHL) türevi sinyal moleküllerini kullanıyorlar.
Bakteriler tarafından sentezlenen bu küçük sinyal molekülleri, bakteri hücrelerinden difüze olur ve bakteri sayısındaki artıșa paralel olarak ortamda birikmeye bașlar. Hücre yoğunluğu eșik değere ulaștığında, ortamda birikmiș olan moleküller reseptör proteine bağlanarak hedef genlerin ekspresyonları tetiklenir.
Gram (-) bakterilerin sinyal molekülleri
Kaynak:
Doç. Dr. Gülgün TINAZ Marmara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Temel Bilimler Bölümü
Bu makaleyi 3 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
