Bakteriyofaj

Bakteriyofaj Bakteriyofaj Bakteriyofaj (bakteri ve Yunanca phagein, 'yemek' fiilinden tÜretme), bakterileri enfekte eden bir virüstür Terim genelde kısaltılmış hali olan faj olarak kullanılır Ökaryotları (hayvan, bitki ve mantarları) enfekte eden virüsler gibi fajlarda da büyük bir yapı ve işlevsel çeşitlilik vardır Tipik olarak proteinden oluşan bir kabuk ve içinde yer alan kalıtımsal malzemeden oluşurlar Kalıtımsal malzeme DNA veya RNA olabilir, ama genelde 5 500 kilo baz çifti uzunluğunda çift sarmallı DNA'dan oluşur Bakteriyofajlar başlıca 20 ila 200 nm arası büyüklükte olurlar Fajlar baştan mecutturlar ve bakterilerin yaşadığı ortamlarda, örneğin toprakta ya da hayvan bağırsaklarında bulunabilirler Faj ve öteki virüslerin en yoğun doğal kaynaklarından biri deniz suyudur Deniz yüzeyinde mililitrede 109 etkin faj taneciği (virion) bulunmuştur ve deniz bakterilerinin %70'i fajlar tarafından enfekte olmuş olabilirler Tarihçe 1913'te Britanyalı bakteriyolog Frederick Twort bakterileri enfekte edip öldüren bir etmen keşfetmiş ama konuyu daha artı peşine düşüp takip etmemiştir FransızKanadalı mikrobiyolog Felix d'Hérelle 3 Eylül 1917'de kanlı basur basilinin düşmanının, görünmez bir mikrobunukeşfettiğini açıklayıp ona bakteryofaj edını verdi Çoğalması akteriyofajların litik ya da lizogenik hayat döngüleri olabilir, bazılarında her ikisi de olur T4 fajı gibi öldürücü fajlarda görülen litik döngüde virionun çoğalmasının anında ardından konak hücre parçalanır ve ölür Hücreli ölür ölmez virionların kendilerine yeni bir konak bulmaları gerekir Lizogenik döngü, buna aaaat olarak, konak hücrenin parçalanmasına neden olmaz Lizogenik olabilen fajlara ılımlı fajlar (temperate phage) denir Viral genom konak genoma dahil olur ve epeyce zararsız bir şekilde onunla beraber eşlenir Konak hücrenin sağlığı uygun olduğu sürece Virüs gürültüsüz bir şekilde varlığını sürdürür, ama konağın şartları bozulursa, örneğin gıda kaynaklarının tükenmesi durumunda, endojen fajlar (profaj olarak adlandırılırlar) etkinleşirler Bir çoğaltma süreci başlar, sonucunda konak hücre parçalanır Garip bir şekilde lizogenik döngü konak hücrenin çoğalmasına müsade verdiği için hücrenin yavrularında da virüs varlığını devam ettirir Bazen profajlar inaktif oldukları dönemde bakteri genomuna yeni işlevler kazandırarak konak bakteriye menfaat sağlarlar, bu olguya lizogenik değişim (lysogenic conversion) denir Bunun iyi bilinen bir örneği Vibrio cholera 'nın zararsız bir suşunun bir faj tarafından enfekte edilerek kolera hastalığı etmenine dönüşümüdür Bağlanma ve giriş Konak hücreye girmek için bakteryofajlar bakterinin yüzeyindeki özgül reseptörlere bağlanırlar, bunlar arasında lipopolisakkaritler, teikoik asitler, proteinler sayılabilir bu nedenle bir bakteryofaj oysa bağlanabileceği reseptörler taşıyan bakterileri enfekte edebilirler Faj virionları kendiliklerinde hareket etmediklerinden dolayı kendi reseptörleriyle solüsyondayken rassal olarak buluşup bağlanırlar Karmaşık bakteryofajlar, mesela Tçift fajları, kalıtımsal malzemelerini hücrenin içine iğne yapmak için enjektör sanki bir hareket kullanırlar Yerinde reseptörle temas kurduktan sonra kuyruk lifleri taban plakasını hücreli yüzeyine yaklaştırırlar Adamakıllı bağlandıktan sonradan, kuyruk büzülür, bu da kalıtımsal malzemenin dışarı itilmesine neden olur Bir Takım fajlar nükleik asiti gözenekli olan zarından içeri iter, bazıları hücreli yüzeyine birakır Başka yöntemlerle kalıtımsal malzemlerini içeri sokan bakterifajlar da vardır Protein ve Nükleik asit senaaai Kısa süre, bazen dakikalar içinde, bakteri ribozomları viral mRNA'nın proteine çevirimine (translasyonuna) başlarlar RNAfajlarında RNAreplikaz bu sürecin başlarında senaaalenir Erken senaaalenen proteinler ve virionla gelen bazı proteinler bakterinin RNA polimerazını modifiye edip onun viral mRNA'yı tercihen çevirmesine neden olabilirler Konağın kendi protein ve nükleik asit senaaai de bozularak viral ürünlerin senaaaine yönlendirilir Bu ürünler ya hücreyi parçlamaya yarayacaklaklar, ya yeni virionların oluşmasına tezgâhtar olacaklar ya da yeni virionları oluşturacalardır Virion oluşumu T4 fajları durumunda yeni fajların inşası özel asistan molekülleri gerektiren karmaşık bir süreçtir Önce taban plakası oluşur, kuyruk onun üstünde büyür Kafa kapsidi, ayrı olarak oluşup kendiliğinden kuyruk ile birleşir Az Önce bilinmez bir şekilde DNA kafanın içine sıkı bir şekilde yerini alır Bütün işlem yaklaşık 15 dakika alır Virionların salınımı Fajlar ya gözenekli olan parçalanması (lizis) ya da salgılanma yoluyla salınırlar T4 fajları durumunda, hücresel içine girmelerinden 20 dakikadan azıcık sonradan hücre parçalanması yoluyla sayıları 300'ü bulabilen faj salınır Bunun gerçekleşmesi, hücresel duvarındaki peptidoglikanı parçalayan endolizin adlı enzim doğru olur Bir Takım virüler ise parazite dönüşüp konak hücrenin sürekli olarak yeni virüs tanecikleri salgılamasına neden olabilirler Yeni virionlar gözenekli olan zarından tomurcuklanarak koparlar, beraberlerinde hücresel zarının bir kısmını da götüren bu fajlar örtülü virüse olarak ortama salınırlar Salınan virionların her biri yeni bir bakteriyi enfekte edebilir Faj terapisi Keşiflerinin ardında fajlar antibakteriyel etken olarak denenmişlerdir Oysa antibiyotikler keşfedilince bunların fajlardan daha elverişli oldukları görülmüştür ve Batı'da faj tedavisi üzerine yapılan incelemeler bırakılmıştır Bun rağmen Sovyetler Birliği'nde 1940'lardan beri antibiyotiklere alternatif olarak kullanımı devam etmiştir Bakteri suşlarında doğal seleksiyon yoluyla antibiyotik direncinin oluşması bir takım tıbbi araştırmacıları faj tedavisini antibiyotik tedavisine bir alternatif olarak bitmiş değerlendirmeye sevketmiştir Antibiyotiklerden öbür olarak fajlar, milyonlarca yıldır süregeldiği gibi, bakterilerle beraber evrimleştikleri için, kesintisiz bir direncin oluşma olasılığı değil sayılabilir Hem, etkili bir faj, özgül bakterisini en ince ayrıntısına kadar bitene dek enfekte etmeye devam edecektir Emin bir faj çoğunlukla oysa belirlenmiş bir bakteri tipini enfekte edebildiği için, oysa bu birkaç bakteri türü olabileceği gibi bir türün yalnızca bazı daha alçak türleri de olabilir, bakteri tipinin doğru tanımlandığından belli elde etmek gerekebilir, bu da 24 saat sürebilir Faj terapisinin bir öteki avantajı diğer bakterilere hasar gelmeyeceğinden sıcacık spektrumlu antibiyotik terapisine benzemesidir Ancak, sıkça olduğu gibi, birden artı bakterinin beraberce neden oldukları enfeksiyonlarda bu bir dezavantaj oluşturabilir Bakteryofajların bir öteki sorunu vücudun bağışıklık sisteminin saldırısına uğramalarıdır Fajlar enfeksiyonla doğrudan temas durumunda etki gösterirler, onun için açık bir yaraya uygulanmaları en iyi sonuç doğurur Sistemik enfeksiyonlarda bu pratikte muhtemel değildir Sovyetler birliğinde öteki tedavilerin çalışmadığı durumlarda gözlenen başarılı sonuçlara karşın çoğu analist faj terapisinin tibbi bir geçerliliğe ulaşacağına tereddüd ile bakmaktadır Faj tedavisinin etkinliğini tahsis etmek için büyük ölçekli klink testler yapılmamıştır ama antibiyotik dayanıklı bakteri türlerinin çoğalmasından dolayı bu konuda araştırmalar sürmektedir Ağustos 2006'da ABD Yiyecek ve Hap İdaresi (Food and Drug Admnistration) bir takım etlerde Listeria monocytogenes bakterisinin öldürülmesi için bakteryofaj kullanımını onaylamıştır