Yapışkan Bakteriyel Biyofilmlerin Sırrı, Mikropların Selülozunda Yatmakta
Fotoğraf : Düğüm olmuş filizler: Bu E. coli bakterisi kolonisi, geçirmez, yapışkan bir ağ oluşturmak için selüloz filizler sayesinde buruşuk bir görünüm kazanıyor. Mikropların selülozunun yeni bir görünümü, bunun bitkilerde bulunan türden nasıl farklı olduğunu gösteriyor.
Şaşırtıcı bir moleküler ince ayar, lifli malzemenin bitkilerde bulunandan nasıl farklılaştığını ortaya çıkarıyor.
Dirençli koloniler oluşturmak için, bakteriler hücrelerde bulunan yaygın bir maddeye şaşırtıcı bir değiştirme(modifikasyon) yapıyorlar.
Araştırmacıların Science’daki bildirilerine göre E. coli ve diğer bakteri türlerinin ürettiği selüloza bir biyokimyasalın eklenmesi, parçalanmaya dayanıklı koloniler yaratmalarını sağlıyor. Biyofilmler olarak adlandırılan bu mikrobik koloniler, tıbbi cihazlarda veya vücudun içinde, antibiyotiklere direnç gösterebilen tedavi edilmesi zor enfeksiyonlara yol açabiliyor. Bakterilerin selülozunu değiştirerek yaptıkları filmlerin nasıl zayıflatılacağını anlamak yeni tedavilere yol gösterebilir.
Selüloz, gezegendeki en bol doğal polimerdir. Kerevizi lifli ve bitkilerin hücre duvarlarını sert yapar. Maddenin temel yapısı basittir: bir demet şeker glikozu kopyası – tam sayı değişebilir – bir ip üzerinde boncuklar gibi birbirine bağlanır.
Polimer daha çok bitkilerle ilişkiliyken, bazı bakteriler de selülozu oluşturur. Mikroplar onu salgılar ve hücrelerin etrafında biyofilmlerin büyümesini destekleyen iskeleler inşa etmek için kullanırlar. Çalışmanın eş yazarı Stanford Üniversitesi’nde kimyasal biyolog Lynette Cegelski, bir biyofilmde, selüloz, “tüm tuğlaları bir arada tutan harç” gibidir, diyor.
Daha İyi Yapı
Fotoğraf : Bu görüntülerin her ikisi de E. coli bakterisinden oluşan yapışkan bir biyofilmleri gösteriyor. E. coli normalde selülozun bu sıkı dokumalı yapıyı oluşturmasına yardımcı olan, modifiye edilmiş bir versiyonunu salgılıyor (sol). Selüloz modifikasyonu olmadan bu biyofilm varolmuyor (sağ).
Cegelski ve meslektaşları, E. coli örneklerinin etrafındaki biyofilmi analiz etmek için nükleer manyetik rezonans spektroskopisi denen bir teknik kullandığında, araştırmacılar bir sürpriz yaşadı. Bakteriler tarafından yapılan selüloz, bitkilerden yapılan selülozdan farklıydı.
Sadece bir dizi glikoz birimi yerine, bakteriyel selüloz ayrıca azot ve fosfor içeren bir eklentiye de sahiptir. Deneyler E. coli’nin eklentisinin bakterilerin koloni oluşturma şeklini etkilediğini gösteriyor. Normalde, bakteriyel selüloz, farklı türlerde yapışkan, protein bazlı fiber ile birlikte, bakterileri birlikte tutan ve bunları elastik bir ağa bağlayan sepet benzeri yapıları oluşturan uzun iplikçiklere dönüşür. Ama araştırmacılar, değiştirilmemiş selüloz üretmek için bakterileri genetik olarak tasarladıklarında, selüloz daha kısa lifler oluşturdu. Bu biyofilm matrisini daha zayıf yapıyor. Elde edilen film ayrıca selüloz yıkıcı enzimler üreten mikroorganizmalara daha az dirençli gözükmektedir.
Diğer çalışmalarda daha önce bakteri selülozuna bakıldı. Ama kimse değiştirildiğini fark etmemişti. Bunun nedeni, biyofilmleri incelemek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemin, bu modifikasyonu parçalayan asit içinde çözünmeyi içermesidir.
Yeni çalışma, araştırmacıların bir şekilde bakterilerde selüloz üretimine karıştığını bildikleri ama bunun nasıl olduğundan emin olmadıkları bir genin bundaki rolünü açıkça belirtiyor. Bu gen, üretildikten sonra selülozun hücreden ayrılmadan önce değiştirilmesine takiben glikoz zincirine eklentiyi ekleyen bir enzim için talimatlar veriyor. Cegelski, bu modifikasyondan sorumlu gen veya enzimi hedef almanın sonunda biyofilmleri zayıflatmanın bir yolu olabileceğini söylüyor.
Bakterilerin selülozu oluşturma ve biyofilm oluşturmak üzere salgılama süreçleri zaten oldukça karmaşıktır, birlikte çalışan bir düzine farklı gen tarafından düzenlenir. Çalışmaya dahil olmayan Paris’teki Institut Pasteur’da mikrobiyal bir genetikçi olan Jean-Marc Ghigo “bu makineye gizlice girebilecek” ve bir eklentiye yapışan bir enzim eklemek, hikayeyi daha da karmaşık hale getiriyor diyor. “Bence havalı.”
Salmonella gibi diğer bakteri türleri de Cegelski ve ekibinin bulduğu değiştirilmiş selüloz üretiyorlar. Cegelski, ne kadar yaygın olduğunu anlamak için daha geniş bir bakteri araştırması yapmayı planlıyor.
Kaynak : sciencenews.org
