Quorum Sensing-Quorum Quenching: İletişimi Desteklenen ya da Kösteklenen Mikroorganizmalar

Bilim ile aydınlık geleceğe!

Quorum Sensing-Quorum Quenching: İletişimi Desteklenen ya da Kösteklenen Mikroorganizmalar

İnsanların konuşa konuşa, hayvanların ise koklaşa koklaşa anlaştığını hepimiz biliyoruz. Peki hiç mikroorganizmaları düşündünüz mü? Cevabınız hayır ise gelin beraber bu konu hakkında biraz bilgi sahibi olalım!

Mikroorganizmalar aktivitelerini kontrol etmek amacıyla küçük ve yayılabilir formdaki sinyal moleküllerini kullanarak hücreler arası “quorum sensing” (QS) veya “çoğunluk algılanması” olarak adlandırdığımız mekanizmayı kullanıp, çevrelerinde bulunan diğer mikroorganizmaların yoğunluğunu hissedebilmekteler. QS mekanizması ilk olarak Vibrio harveyi ve Vibrio fischeri’de biyolüminesans oluşumunun gözlenmesi ile keşfedilmiştir, fakat günümüzde bu mekanizmanın Gram pozitif ve Gram negatif bakterilerden diğer mikroorganizmalara kadar geniş bir alanda gözlemlendiği belirtiliyor (DeLisa ve Bentley, 2002). Bu olayın temeli, çevrelerindeki sinyal moleküllerinin ekstrasellüler olarak birikerek özgün reseptörler tarafından algılanmasıyla eşik değerine ulaştıktan sonra planlanan cevabın oluşmasıdır. Mikroorganizmalar, her koşulda aynı QS moleküllerini kullanmayabilirler. Bazıları birden fazla farklı molekülleri kullanarak değişik yanıtlar oluşturabilirler ve hatta mikroorganizmaların farklı türlerinin aynı QS molekülleri ile iletişim kurduklarına dair kesin bilgiler bulunmaktadır.

Mikroorganizmalar bu özelliği kullanarak ne yaparlar der isek, onlar için sıralayabileceğimiz birçok aktivite var. Örneğin, koloni olarak gösterdikleri davranış şekillerinin temelinde hücreler arası sinyal molekül iletimi yatmaktadır. Aynı zamanda, farklı türdeki mikroorganizmaların çapraz iletişimi biyofilmler için epey önem taşımaktadır. Öte yandan, QS’in antibiyotik direncinin oluşumunda, virülans faktörlerin ortaya çıkmasında, patojen bakteri enfeksiyonlarında ve hatta mikroorganizmanın beslenme değişiminde dahi rolü olduğu düşünülmektedir.

Hücreler arası iletişimin desteklenmesinin yanı sıra, QS mekanizması engellenerek veya işleyişi bozularak mikroorganizma toplulukları kontrol altında tutulabilir. Hücreler arası iletişimin engellenmesi ile ilgili bu mekanizmalar ise “quorum quenching” (QQ) olarak bilinmektedir. QQ mekanizması ile QS mekanizmasını birbirinin tersi olaylar olarak düşünebiliriz. Başta gıda fabrikaları ve ayrıca klinik amaçlar da dahil olmak üzere, bazı sektörlerde biyofilm oluşumunun engellenebilmesi büyük önem taşımaktadır. QS moleküllerinin üretiminin durdurulması, inhibisyonu ya da bu moleküllerin parçalanması, QQ ile yapılabilecek önemli sonuçlar oluşturmaktadır.

 

Peki bu QS metabolizması nasıl durdurulabilir? Bunun için çeşitli yöntemler var. QS sinyaline benzer moleküler yapılar kullanılarak reseptörün proteolitik degredasyonu sağlanılabilir, patojen mikroorganizmaların sinyal moleküllerini azaltmak için spesifik enzimler kullanılabilir, sinyal molekülünün sentezini baskılayan QQ mekanizmasına spesifik moleküller kullanılabilir ve ayrıca mikroorganizmalar üzerine inhibisyon etkisi ve QS baskılayıcı özelliği bulunan insan hormonlarından da yararlanılabilir. QS mekanizması sebebiyle oluşan bakteriyel enfeksiyonların, QQ metabolizmasıyla engellenmesinin antibiyotiklere alternatif bir yöntem olduğu düşünülmektedir. Özellikle biyofilm oluşturabilen farklı cins ve türlerdeki mikroorganizmaların host üzerindeki patojen etkilerinin azaltılmasının (ya da önlenmesinin), gelecek yıllarda QS yıkımı ile gerçekleştirilmesi olasıdır.

Gelin beraber bir örneğe göz atalım…

Helicobacter pylori, gastro-intestinal sistemde gastrit ve midede ülsere neden olduğu bilinen bir bakteridir. Mide iç yüzeyini kaplayan ve koruyucu tabaka oluşturan mukus tabakasındaki müsin organik maddesinin varlığından dolayı mide epitel yüzeyine ancak zayıf bağlar ile tutunabilmektedir. Müsinin de sürekli yenilenen bir yapı olması sebebiyle, H. pylori plantonik formda (serbest halde) bulunabilmektedir. Yapılan bir çalışmada, müsinin özellikle H. pylori ’nin gelişimindeki ve biyofilm oluştumasındaki etkileri incelenmiş, sonucunda ise; bakteri planktonik formunun çoğaldığı, ancak biyofilm oluşumunun engellendiği saptanmıştır. Normalde, QS sinyallerinin midede birikimiyle göç ederek epitel yüzeye tutunan bakteri hücreleri mikro-kolonilere ayrılır. Sonrasında da oluşan biyofilm tabakasındaki kanallar ile ihtiyaçları olan besin maddelerine erişebilmekteler. Ancak, ortamda bulunan müsinin etkisiyle QS mekanizması inhibe olur ve böylelikle biyofilm tabakası oluşamaz (Cole vd., 2004).

Bu olayı detaylı olarak düşünürsek; gastrit rahatsızlığı olan bireylerde, H. pylori, QS mekanizması ile biyofilm tabakası oluşturmuştur diyebiliriz. Farklılaşan hücre yapıları, hayatta kalma isteği yüksek hücrelerin yoğunluğu ve ayrıca gelişme eğrisinin durağan fazında olması gibi türe özgü davranışlar sayesinde olgun biyofilm tabakası, biyosit ve antibiyotiklere karşı planktonik formdaki hücrelere oranla daha çok dirençlidir. Peki sizce, gastrit tedavisi için QS mekanizmasının engellenmesi antibiyotik kullanımı yerine incelen müsin tabakasını kalınlaştırmaya destek veren mikroorganizmalar ile sağlayabilir miyiz?

 

Referanslar

  • Cole, S. P., Harwood, J., Lee, R., She, R., Guiney, D. G. 2004. “Characterization of Monospecies Biofilm Formation by Helicobacter pylori”. Journal of Bacteriology.
  • DeLisa, M. P., Bentley, W. E. 2002. “Bacterial autoinduction: Looking outside the cell for new metabolic engineering targets”. Microbial Cell Factories.
  • Gülgör, G., Korukluoğlu, M. 2014. “Mikroorganizmalar Arasında Çoğunluk Algılanması (Quorum Sensing)”. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(2), 83–92.
  • Miller, M. B., Bassler, B. L. 2001. “Quorum Sensing in Bacteria”. Annual Review of Microbiology, 55(1), 165–199.
  • Saraçli, M. A. 2006. ““Quorum sensing”: Mikroorganizmalar iletişim mi kuruyor?”. Gulhane Medical Journal, 48(4), 244–250.

,

 

Yorum yapılmamış

Yorumunuzu ekleyin