bakteriyofaj n n n Bakteriyofajlar faj zorunlu hcre

bakteriyofaj

n n n Bakteriyofajlar ( faj ) zorunlu hücre içi parazitleridir. Bakterileri infekte eden virüsler olarak bilinirler Konağın biyosentetik mekanizmasını kullanarak yaşamlarını devam ettirirler.

Tarihçesi: n n Frederick Twort (1915) ve Felix d'Herelle (1917) bakteriyofajları ilk defa tanımlayan kişilerdir. Bakteriyofaj (bakteri yiyenler) 1930 yıllardan sonra virüs genetiği, yapısı, replikasyonu için model olarak incelenmiştir İnsan virüsleriyle çalışma zorluğu nedeniyle virüsler ile ilgili bir bilgi bu virüsler tarafından ortaya konmuştur

n n n Bakteriler gibi çevrede yoğun olarak bulunurlar. Çevrede bulunan en yüksek sayıdaki biyolojik canlı olarak kabul edilmektedir ve bakteri sayısı ile ilişkilidir. Dolaysıyla su ve toprakta yoğun olarak bulunur. Bakteriyofajlar genellikle belirli tür veya belirli tip bakterilere karşı özgül ilişki gösterirler. Yani bir bakteriyofaj tipi yalnızca kendisine uygun olan bakteri türünü enfekte edebilir. Bunun yanında bir tür bakteri, birden çok bakterinin üremesi için konak vazifesi görebilir.

Endüstri/Ekonomi: n Lactobacillus fajları süt ve süt ürünleriyle ilgili problem oluşturmaktadır. Medikal n n – Faj tiplendirmesi n Faj tedavisi Rekombinant DNA vektör klonlama, ekspression, enzime (T 4 DNA ligase)

n n n n Çeşitli tipte ve görünümde fajlar bulunmakta olup, kompleks bir fajda baş, boyun, kuyruk ve kuyruk fibrilleri bulunmaktadır. Baş kısmı yaklaşık 80 x 110 nm boyutlarındadır Baş kısmının ortasında nükleik asitten oluşmuş bir faj genomu vardır. Nükleik asit tipi fajların çoğunda DNA, az bir kısmında ise RNA' dan oluşmaktadır. Nükleik asitler, memeli virüslerinde olduğu gibi tek veya çift iplikcikli olabilirler. Nükleik asidin etrafında ise yine virüslerde olduğu gibi kapsit adı verilen protein bir kılıf bulunur. Nükleik asit ve kapsidten oluşan bu yapıya nükleokapsid adı verilir.

Bakteriyofaj yapısı n Nukleik asid: DNA veya RNA ikisi birden olmaz n n n çs DNA, ts RNA, ts DNA Farklı veya değişik nükleotid 3 -100 gen arası ürün Protein: enfeksiyon ve nükleik asid’lerin korunması

Morfoloji n n n Fajlarda baş kısmını kuyruk kısmına bağlayan kısa bir boyun kısmı bulunur. Kuyruk yapısı bakteriyofaj tiplerine göre farklılıklar gösterir. Bazı faj türlerinde hiç kuyruk bulunmazken, yani yalnızca baş kısmından oluşurken, bazılarında çok kısa ve basit yapılar şeklinde, bazılarında ise oldukça kompleks görünümde olabilirler.

n n n Kompleks bir fajın kuyruğunun yüzeyinde kasılabilir örtü ve kuyruğun alt kısmında ise taban organeline bağlı olarak bulunan kuyruk fibrilleri yer alır. Kuyruk yaklaşık 25 x 110 nm boyutlarındadır. Kuyruk kısmı bakteriyofajlarda yapışma veya adsorbsiyon organeli olarak görev yapar. Genetik maddenin bakteriye transferinde bir kanal ya da köprü vazifesi görür. Kuyruk kılıfının kasılması sayesinde genetik madde kuyruk içerisinden bakteriye nakledilir

Bakteriyofajların yapısı n farklı büyüklük ve şekilde olabilmektedirler ikozahedral filamentoz

kapsit DNA kasılabilir kılıf baş kuyruk lifleri taban plakası

n n Elektron mikroskopla yapılan çalışmalarda bakteriyofajların morfolojik yapıları hakkında ayrıntılı bilgiler elde edilmiştir. Bu amaçla genellikle E. coli’’ye ait fajlardan yararlanılmıştır. Bakteriyofajlar morfolojik ve diğer karakterleri göz önüne alınarak çeşitli sınıflandırmalara tabi tutulmuşlardır. Bunlardan en önemlileri Bradley ve Ackermann sınıflandırmasıdır.

Bakteriyofaj grupları n n En az 12 farklı bakteriyofaj grubunun varlığı belirlenmiştir. Bunlar yapısal ve genetik olarak farklılık gösterirler

Bradley Sınıflandırılması n Bu sınıflamaya göre fajlar baş ve kuyruk özelliklerine göre 6 grup altında toplanırlar. A tipi faj : Kasılabilen kılıflı, kuyruklu fajlar. B tipi faj : Uzun kuyruklu, kılıflı fajlar. C tipi faj : Kısa kuyruklu, kılıfsız fajlar. D tipi faj : Kuyruksuz, büyük kapsomerli fajlar. E tipi faj : Kuyruksuz, küçük kapsomerli fajlar. F tipi faj : Başsız, ipliksi ya da filamentöz fajlar.

Bakteriyofaj tipleri n Litik veya Virulan fajlar n Lizojenik veya Temperate fajlar

Litik veya Virulan fajlar n Tanımlama: Litik veya virulan fajlar sadece bakteri içerisinde çoğalabilirler ve bunun sonucunda bakteriyi lizise uğratarak bakterinin ölümüne sebeb olurlar Virulan fajlar kendi genetik materyelleri bakteri kromozomuna entegre olmazlar ve bakteriyinin ölümüne neden olurlar.

Lizojenik -Temperate fajlar n Temperate (ılımlı-persisten) fajlar konak kromozomuna entegre olabilirler ve Lizojeni ye sebep olurlar

Virulan Bakterioyfajlar n n n Virilant fajların en önemli örneği E. Coli fajı olan T 4 fajıdır. Linear DNAya sahip 173 kb büyüklüğünde Endonükleaz yaparak bakteri kromozomunu degrede ederek ortaya çıkan nükleotidleri kendi DNA sentezi için kullanır

Virulan Bakteriyofajlar n Kendi DNAsını parçalamamak için cytosin yerine 5 -hydroxymethylcytosin kullanarak kendi endonüklezinının etkisinden kurtulur.

Virulan Bakteriyofaj n n E. coli kendini korumak için 5 - hydroxymethylcytosin için geliştirdiği endonükleazları kullanarak hücreye giren faj DNAlarını parçalarlar Bacteriophage T 4 buna önlem olarak glikolizasyon sistemini kullanarak E. Coli endonükleazların etkisini engellerler.

Virulan Bakteriyofaj Yaşam döngüsü n n Adsorpsiyon Penetrasyon Biolojik sentez Maturasyon ve salınım

Adsorbsiyon n n n Kuyruklu fajlar kuyruklarındaki fibriller, kuyruk iğneleri ve kuyruk tabanı ile adsorbe olurlar. Bu bağlanmada önce fibriller, sonra iğneler ve kuyruk tabanı bakteriye tutunur. Kuyruksuz olanlar veya ipliksi fajlar bakteriye direkt temasla adsorbe olurlar. Bakteri yüzeyindeki faj reseptör bölgeleri kendi fajı ile antijenik ilişkiye sahip olduğundan ancak kendisine bu yönden homolog olan fajları adsorbe edebilirler. Bu durum gerek bakteri gerekse faj tiplendirmesinde işe yarar. Adsorbsiyonun ilk basamağında bakteri yüzeyi ile faj arasındaki ilişki geriye dönüşümlüdür. Adsorbsiyondan sonra zaman geçtikçe bu bağlanma kuvvetlenerek geriye dönüşümsüz hale gelir.

Penetrasyon n n n Bakteri yüzeyine adsorbe olan fajların nukleer materyali çeşitli şekillerde bakteri hücresi içine enjekte edilirler. Kasılalabilir kılıflı kuyruklu fajlarda kuyruk etrafındaki kılıf kasılarak kuyruk kısmının hücre duvarına girmesini sağlar. Bu sayede nukleik asitlerini sitoplazmaya enjekte ederler. Kapsid içindeki genetik materyal kuyruk içindeki kanaldan geçerek periplazmik boşluğa gelir ve buradan kısa süre sonra stoplazmaya geçer. Açılan delik bakteri tarafından hemen tamir edilir. Kapsid ve kuyruk dışarıda kalır, içeri giremez. Diğer fajlarda ise nukleik asit kısmı bakteri içerisine özel bir mekanizmayla, kapsit kısmı dışarıda kalacak şekilde girerler.

n n n n Bu dönem fajı oluşturacak çeşitli yapıtaşlarının sentezlendiği dönemdir. Bu dönemde baş, kuyruk ve diğer faj yapıları oluşur. Yani tam olarak faj yapısı meydana gelir. Latent dönem olarak da adlandırılan bu dönem fajların genetik materyallerinin bakteri sitoplazmasına girmesinden olgun fajların oluşumuna kadar geçen süreyi içine alır. Bu dönemde ilk önce faja ait yapıtaşları ayrı sentezlenir. Faja ait nükleik asit kısmı replike olur. Daha sonra ayrı sentezlenen bu yapı taşları bir araya gelerek olgun faj partiküllerini meydana getirir.

n n n Bakteri içerisinde bol miktarda gelişen ve olgunlaşan fajlar belirli bir sayıya ulaştıktan sonra bakterilerden çıkarak serbest hale gelirler. Serbest hale geçen fajlar, yeni bakterileri enfekte ederek hayat sikluslarını devam ettirirler. Bakteriyofajların serbest hale gelmesi bakteriyofajların enfeksiyon tiplerine göre farklılık gösterir.

n n n Litik faj miktarı plak testi ile belirlenebilir. Bakterilerin lizise uğramaları sonucun değerlendirilmesinde kullanılır Plak Forming Unit (pfu)

Lizojenik veya Temperate faj n n n Litik siklüste olduğu gibi çoğalarak hücre lizisine neden olabilirler ve sessiz duruma geçerler. Sessiz evrede genelde transkripsiyon olmaz Bu baskılanmış druma profaj adı verilir Bu evrede faj özelliği yoktur ama faj olma potansiyeli vardır. Daha sık olarak faj genomu bakteri kromozumuna entegre olarak onunla birlikte replike olurlar ve bir sonraki kuşağa geçerler Profaj bulunduran hücreler lizojenik bakteri denir

lizojenik değişim n n Bakteri hücresi lizojenik olduğunda faj bakteriye farklı genler kazandırabilir. Bu değişim bakteriyi değiştirebilir buna lizojenik değişim adı verilir. Difteria toksin kazanımı V. Cholera toksin kazanımı

Bakteriyofaj kullanım alanları n n n Bakteri infeksiyonlarının tedavisi Bakteri identifikasyonu (faj tiplendirme) molekular biyoloji