Bakteriyofaj Nedir? Bakteriyofaj Hakkında Bilgi

Bakteriyofaj Nedir? Bakteriyofaj Hakkında Bilgi Renklendirilmiş bir elektron mikrografında hücre içine DNA'sını enjekte etmekte olan bir T4 bakteriyofajı Bakteriyofaj (bakteri ve Yunanca phagein, 'yemek' fiilinden türetme), bakterileri enfekte eden bir virüstür Terim çoğunlukla kısaltılmış hali olan faj olarak kullanılır Ökaryotları (hayvan, bitki ve mantarları) enfekte eden virüsler gibi fajlarda da büyük bir yapısal ve fonksiyonel çeşitlilik vardır Tipik olarak proteinden oluşan bir kabuk ve içinde bulunan genetik malzemeden oluşurlar Kalıtımsal araç gereç DNA ya da RNA olabilir, lakin çoğunlukla 5 500 kilo baz çifti uzunluğunda çift sarmallı DNA'dan oluşur Bakteriyofajlar başlıca 20 ila 200 nm arası büyüklükte olurlar Fajlar her tarafta mecutturlar ve bakterilerin yaşadığı ortamlarda, mesela toprakta veya hayvan bağırsaklarında bulunabilirler Faj ve öteki virüslerin en yoğun doğal kaynaklarından biri deniz suyudur Deniz yüzeyinde mililitrede 109 etkili faj taneciği (virion) bulunmuştur ve deniz bakterilerinin %70'i fajlar kadar enfekte olmuş olabilirler Tarihçe 1913'te Britanyalı bakteriyolog Frederick Twort bakterileri enfekte edip öldüren bir etken keşfetmiş fakat konuyu daha fazla takip etmemiştir FransızKanadalı mikrobiyolog Felix d'Hérelle 3 Eylül 1917'de dizanteri basilinin düşmanının, görünmez bir mikrobunukeşfettiğini açıklayıp ona bakteryofaj edını verdi Çoğalması Bakteriyofajların litik veya lizogenik hayat döngüleri olabilir, bazılarında her ikisi de olur T4 fajı gibi öldürücü fajlarda görülen litik döngüde virionun çoğalmasının derhal gerisinde konak hücresel parçalanır ve ölür Gözenekli Olan 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 beslenme kaynaklarının tükenmesi durumunda, endojen fajlar (profaj olarak adlandırılırlar) etkinleşirler Bir büyüme süreci başlar, sonucunda konak hücresel parçalanır Ilginç bir şekilde lizogenik döngü konak hücrenin çoğalmasına izin verdiği için hücrenin yavrularında da virüs varlığını devam ettirir Ara Sıra profajlar inaktif oldukları dönemde bakteri genomuna yeni işlevler kazandırarak konak bakteriye avantaj sağlarlar, bu olguya lizogenik mutasyon (lysogenic conversion) denir Bunun iyi tanıdık bir örneği Vibrio cholera 'nın zararsız bir suşunun bir faj göre enfekte edilerek kolera hastalığı etmenine dönüşümüdür Bağlanma ve Giriş Bacteriophage Renklendirilmiş bir elektron mikrografında yanyana dizilmiş bakteriyofajlar Konak hücreye girmek için bakteryofajlar bakterinin yüzeyindeki özgül reseptörlere bağlanırlar, bunlar arasında lipopolisakkaritler, teikoik asitler, proteinler sayılabilir böylece bir bakteryofaj oysa bağlanabileceği reseptörler içeren bakterileri enfekte edebilirler Faj virionları kendiliklerinde hareket etmediklerinden dolayı kendi reseptörleriyle solüsyondayken rassal olarak buluşup bağlanırlar Karışık bakteryofajlar, mesela Tçift fajları, genetik malzemelerini hücrenin içine enjekte etmek için enjektör benzeri bir hareket kullanırlar Uygun reseptörle bağlantı kurduktan sonradan kuyruk lifleri taban plakasını hücresel yüzeyine yaklaştırırlar Tamamen bağlandıktan sonradan, kuyruk büzülür, bu da kalıtımsal malzemenin dışarı itilmesine neden olur Bazı fajlar nükleik asiti hücre zarından içeri iter, bazıları hücre yüzeyine birakır Başka yöntemlerle kalıtımsal malzemlerini içeri sokan bakterifajlar da vardır Protein ve Nükleik Asit Senaaai Kısa vakit, ara sıra dakikalar içinde, bakteri ribozomları viral mRNA'nın proteine çevirimine (translasyonuna) başlarlar RNAfajlarında RNAreplikaz bu sürecin başlarında senaaalenir Erken senaaalenen proteinler ve virionla gelen bir takım proteinler bakterinin RNA polimerazını modifiye edip onun viral mRNA'yı tercihen çevirmesine niçin olabilirler Konağın kendi protein ve nükleik asit senaaai de bozularak viral ürünlerin senaaaine yönlendirilir Bu ürünler ya hücreyi parçlamaya yarayacaklaklar, ya yeni virionların oluşmasına muavin olacaklar ya da yeni virionları oluşturacalardır Virion Oluşumu T4 fajları durumunda yeni fajların inşası özel yardımcı molekülleri gerektiren kompleks bir süreçtir Önce taban plakası oluşur, kuyruk onun üstünde büyür Kafa kapsidi, ayrı ayrı oluşup kendiliğinden kuyruk ile birleşir Az Önce bilinmez bir şekilde DNA kafanın içine sıkı bir şekilde yerini alır Tüm işlem takriben 15 dakika alır Virionların Salınımı Fajlar ya hücre parçalanması (lizis) veya salgılanma yoluyla salınırlar T4 fajları durumunda, hücresel içine girmelerinden 20 dakikadan azıcık sonradan hücresel parçalanması yoluyla sayıları 300'ü bulabilen faj salınır Bunun gerçekleşmesi, hücreli duvarındaki peptidoglikanı parçalayan endolizin adlı enzim bir uçtan bir uca olur Bazı virüler ise parazite dönüşüp konak hücrenin sürekli olarak yeni virüs tanecikleri salgılamasına niçin olabilirler Yeni virionlar hücre zarından tomurcuklanarak koparlar, beraberlerinde hücreli zarının bir kısmını da götüren bu fajlar örtülü virüse olarak ortama salınırlar Salınan virionların herkes yeni bir bakteriyi enfekte edebilir Faj Terapisi Fajmodel Bir bakteriyi enfekte etmek üzere ona bağlanmakta olan bakterilerin şematik gösterimi Keşiflerinin ardında fajlar antibakteriyel etken olarak denenmişlerdir Ancak antibiyotikler keşfedilince bunların fajlardan daha kullanışlı oldukları görülmüştür ve Batı'da faj tedavisi üstüne yapılan çalışmalar bırakılmıştır Bun rağmen Sovyetler Birliği'nde 1940'lardan beri antibiyotiklere alternatif olarak kullanımı devam etmiştir Bakteri suşlarında doğal seleksiyon yoluyla antibiyotik direncinin oluşması bazı tıbbi araştırmacıları faj tedavisini antibiyotik tedavisine bir alternatif olarak tekrar değerlendirmeye sevketmiştir Antibiyotiklerden ayrı olarak fajlar, milyonlarca yıldır süregeldiği gibi, bakterilerle beraber evrimleştikleri için, kesintisiz bir direncin oluşma olasılığı değil sayılabilir Keza, etkin bir faj, özgül bakterisini tamamen bitene kadar enfekte etmeye devam edecektir Emin bir faj başlıca ancak belli bir bakteri tipini enfekte edebildiği için, fakat bu birkaç bakteri türü olabileceği gibi bir türün yalnızca bir takım daha alçak türleri de olabilir, bakteri tipinin içten tanımlandığından muhakkak almak gerekebilir, bu da 24 saat sürebilir Faj terapisinin bir öteki avantajı başka bakterilere zarar gelmeyeceğinden sıcacık spektrumlu antibiyotik terapisine benzemesidir Fakat, sık sık olduğu gibi, birdenbire fazla bakterinin beraberce neden oldukları enfeksiyonlarda bu bir dezavantaj oluşturabilir Bakteryofajların bir diğer sorunu vücudun bağışıklık sisteminin saldırısına uğramalarıdır Fajlar enfeksiyonla doğrudan bağlantı durumunda etki gösterirler, onun için açık bir yaraya uygulanmaları en iyi sonuç doğurur Sistemik enfeksiyonlarda bu pratik olarak muhtemel değildir Sovyetler birliğinde öteki tedavilerin çalışmadığı durumlarda gözlenen başarılı sonuçlara rağmen birçok araştırmacı faj terapisinin tibbi bir geçerliliğe ulaşacağına değişkenlik ile bakmaktadır Faj tedavisinin etkinliğini devretmek için büyük ölçekli klink testler yapılmamıştır fakat antibiyotik dayanıklı bakteri türlerinin çoğalmasından dolayı bu konuda incelemeler sürmektedir Ağustos 2006'da ABD Yiyecek ve Ilaç İdaresi (Food and Drug Admnistration) bir takım etlerde Listeria monocytogenes bakterisinin öldürülmesi için bakteryofaj kullanımını onaylamıştır Model Bakteriyofajlar Altında ayrıntılı olarak üzerinde çalışılmış olan bakteryofajların bir listesi bulunmaktadır: * λ faj * T4 fajı * T7 fajı * R17 fajı * M13 fajı * MS2 fajı * P1 fajı * P2 fajı * N4 fajı * Φ6 fajı * Ф29 fajı