Bakteriyofaj

 

Bakteriyofaj Nedir?

Bakteriyofajlar bakterilere bulaşan bir tür virüstür. Hatta, “bakteriyofaj” kelimesi tam olarak “bakteri yiyen” olarak çevrilir. Bakteriyofajlar proteinden oluşan bir kapsülün içinde DNA (deoxyribonucleic acid) ya da RNA (ribonucleic acid) gibi genetik malzemeler içerir. Genellikle, 5-500 kilo baz çifti uzunluğunda DNA’dan oluşmakla birlikte 20-200 nanometre büyüklüğünde olurlar. Terimin kısaltılmış haliyle faj olarak kullanılır. Fajlar, bakterilerin bulunduğu yerlerde bulunurlar. Hesaplanana göre Dünya’da 10³¹’den daha fazla bakteriyofaj bulunmaktadır, bu dünya üzerinde bulunan bütün organizmaların ve bakterilerin toplamından daha fazladır. Fajlar en çok deniz suyunda bulunur ve %70 civarında deniz bakterisine faj bulaşmış olabilir. 

 

Çoğalma

Bakteriyofajların bazılarında litik, bazılarında lizogenik hayat döngüleri olsa da bazılarında ikisi de olabilir. Litik döngü konakçı hücrenin ölümüyle sonuçlanan çoğalma döngüsüdür. Ölümden hemen sonra virionların kendilerine yeni bir konakçı hücre bulması gerekmektedir. Lizogenik döngü ise virüs genomunun konakçı hücreye zarar vermeden çoğalma döngüsüdür. Lizojenik olan fajlara temperate phage (ılımlı faj) denir. Hücre sağlığı korunduğu sürece virüs hücreye zarar vermeden varlığını sürdürür. Ancak, hücre sağlığının ya da şartının bozulması durumunda bir diğer adı profaj olan endojen fajlar etkinleşirler. Çoğalma sürecinin başlaması nedeniyle konakçı hücre parçalanır. Lizogenik döngünün doğası gereği konakçı hücrenin çoğalmasına izin verildiğinden, hücrenin yavrularında da virüs varlığını sürdürür.

Bağlanma ve Giriş

Konakçı hücreye girmek için bakteriyofajlar seçilen bakterinin özgül reseptörlerine bağlanırlar. Dolayısıyla bir faj ancak bağlanabileceği reseptörleri içeren bakterilere bağlanıp enfekte edebilir. Faj virionları kendi başlarına hareket edemediklerinden dolayı reseptörleriyle solüsyondayken rassal olarak buluşup bağlanırlar. Uygun bakterideki reseptörlere bağlandıktan sonra fajın kuyruk lifleri taban plakasını hücre yüzeyine yaklaştırır. Bağlanma sıkıca gerçekleştikten sonra kuyruk büzülür, böylece genetik malzeme dışarı itilir. Fajın türüne göre genetik malzeme hücre zarının içine veya hücrenin yüzeyine bırakılır, ya da başka yöntemlerle genetik malzemeler içeri sokulur.

Bakteriyofajın Tarihi

1896 yılında Ernest Hanbury Hankin, Hindistan’daki Ganj ve Yamuna nehirlerinin sularında bulunan bir şeyin koleraya karşı belirgin bir antibakteriyel etkiye sahip olduğunu ve çok ince bir porselen filtreden geçebileceğini bildirmiştir.. 1915’te Londra Brown Enstitüsü’nde yönetici İngiliz bakteriyolog Frederick Twort, bakterileri enfekte eden ve onları öldüren bir şey keşfetmiştir. Ancak Twort’un araştırmaları maddi engeller, Birinci Dünya Savaşı ve antibiyotiklerin bulunmasıyla bölünmüştür. Bağımsız olarak Paris’teki Pasteur Enstitüsünde çalışan mikrobiyolog Félix D’Hérelle, 3 Eylül 1917 yılında “dizanteri basilinin görünmezi antagonistik bir mikrobunu” bulduğunu açıklamıştır. D’Hérelle aynı zamanda bakteriyofajlarla ilgili çalışmalarını geliştirip faj terapisi konseptini de bulmuştur.

Bakteriyofajların Kullanım Yerleri

Bakteriyofajların kullanım yerleri oldukça fazladır. Keşfinden sonra fajlar antibakteriyel olarak kullanılmaya çalışılmıştır. Fakat sonrasında antibiyotiklerin bulunmasıyla Batılı ülkeler faj terapisi hakkında araştırma yapmayı bırakmıştır ancak Sovyetler Birliği antibiyotiklere alternatif olarak faj terapisini kullanmaya devam etmiştir. Aynı zamanda yiyecek endüstrisinde de fajlar kullanılmaktadır. 2006 yılından beri FDA (United States Food and Drug Administration) ve USDA (United States Department of Agriculture) spesifik bir bakteriyofaj türünün bazı ürünler üzerinde kullanılmasını onaylamıştır. Temmuz 2007’de aynı tür bakteriyofaj bütün yiyecek türleri için kabul edilmiştir. Fajlar peynirlerin üstündeki listeria monocytogenes bakterisinin öldürülmesi için kullanılmıştır. Biyolojik silah ve toksinlerle mücadelede de yer almıştır. Şarbon ve botulizm gibi biyolojik silahlara ve toksinlere karşı koymak için fajlardan yardım alınması fikri ortaya atılmıştır ve ABD’de araştırma grupları arasında gelişmeler devam etmektedir. Aynı zamanda fajlar sebze ürünlerini çürümeden ve bakteriyel hastalıkların yayılmasından korumak için bahçecilikte sprey uygulamalarının içinde bulunmaktadır. Klinik araştırmalar otitisli evcil köpeklerin veteriner tedavsisinde fajların kullanımının başarılı olduğunu göstermektedir. Bakteriyofajlar aynı zamanda evrim ve ekoloji araştırmaları için önemli model organizmalardır.

REFERANSLAR:
https://health.ucsd.edu/news/releases/Pages/2017-04-25-novel-phage-therapy-saves-patient-with-multidrug-resistant-bacterial-infection.aspx
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC98987/
https://phys.org/news/2015-11-bacteria-bacteriophages-collude-formation-clinically.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5932359/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042682218300060?via%3Dihub
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3522046/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4901866/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150520/

Yazar: Zeynep Ezgi Dağlıoğlu 

Editör: Ali Arif Çekici

Tasarımcı: Sabri Eren Tofan