BAKTERLERDE EKSTRAKROMOZAL GENETK ELEMENTLER Plazmid ve Epizomlar Bakterilerin

BAKTERİLERDE EKSTRAKROMOZAL GENETİK ELEMENTLER

Plazmid ve Epizomlar

• Bakterilerin kendi kromozomlarının yanı sıra, kromozom dışı bazı genetik parçacıklar bulunmaktadır • Bakteri kromozomundan daha küçük yapıda ve genetik madde taşıma özelliğindeki bu kromozom dışı genetik elementlere plazmid denir • Ekstrakromozomal genetik elementler bakteri DNA’sıyla bütünleşebilirler. Bunlara epizom denir

• Bakteri içinde bulunan plazmidler DNA yapısındadırlar (genellikle çift iplikçikli dairesel DNA) • Bakteri sitoplazmasının bir noktasına tutunarak bakteri kromozomundan ayrı olarak replikasyon gösterirler ve bulundukları bakterinin bazı özelliklerini genetik kontrol altında tutarlar

Başlıca plazmidler

F (fertilite) Plazmidleri • Konjugasyon olayında da belirtildiği gibi, kromozom dışında ya da bakteri kromozomuyla bütünleşmiş (Hfr) olarak bulunabilen genetik elementlerdir • Kendilerinde bulunan genetik maddeyi ya da bakteri kromozomunun bir parçasının oluşturdukları seks pilusları aracılığıyla alıcı bakterilere aktarılır

R Plazmidleri Transfer faktör (TF) ve rezistans faktör (RF) içerirler TF konjugasyonu ve aktarılmayı uyarır RF ise çeşitli ilaçlara karşı dirençliliği sağlar R-plazmidleri de seks pilusu oluşturma özelliğindedir Dolayısılya konjugasyonla aktarılırlar TF ve RF bir ünite halinde bulunabileceği gibi ayrı plazmidler halinde de bulunabilirler • R plazmidleri bakterilere, antibiyotik ve kemo- terapotiklere karşı direnç genlerinin aktarılmasını sağlarlar • • •

Bakteriyosin Plazmidleri • Bazı bakterilerde yapılan araştırmalarda, bu bakterilerin kendi türünden bakterileri eriten maddeler oluşturduğu saptanmış ve bunlara bakteriyosin adı verilmiştir • Bakteriyosinlerin bir kısmı kromozal olmasına karşın bir kısmı ise plazmid orijinlidir • Bu bakteriler arasında en fazla incelenen tür E. coli’dir ve E. coli’nin plazmid orijinli bakteriyosinleri kolisin adını almaktadır

• Gram pozitif mikroorganizmaların plazmid orijinli bakteriyosinlerine streptokokkin, stafilokokkin ve laktosin örnek verilebilir

• Bakteriyosin oluşturabilme yeteneği, bu bakteri hücreleri içinde bulunan ve tipik plazmid özelliği taşıyan elementler tarafından sağlanmaktadır • Bunlar genellikle seks pilusu oluşturmazlar • Ancak F ve R faktörleri ile birlikte oluşan köprüden geçerek konjugasyonla aktarılırlar

Virülens(Virulans) Plazmidleri • Bakterilerin sahip oldukları virülens faktörlerinin bir kısmı kromozomlarında kodlanmasına karşın bazılarıda plazmid orijinlidir

• Plazmidlerce kodlanan virülens faktörlerine örnek; – C. tetani (nörotoksin) – B. anthracis (p. OX 1 letal toksin ve p. OX 2 kapsül formasyonu) – Y. pestis (membran proteinlerini kodlayan plazmidler)

Metabolik Plazmidler • Metabolik aktivite bir çok bakteride kromozomda bulunan özel genler tarafından yönetilir • Ancak bazı bakterilerde de metabolizma ile ilgili reaksiyonlar hem kromozomal hem de plazmid orijinli olabilmektedir • Örneğin; Pseudomonas’lar bir çok kimyasal maddeyi ayırıştırabilecek plazmid kaynaklı enzimlere sahiptir

Antibiyotiklere Dirençlilikte Plazmidlerin Rolü 1) Antibiyotiklerin etkilediği hedef bölgelerin modifikasyonu 2) Antibiyotikler modifiye edilerek etkinliğinin inaktivasyonu 3) Antibiyotiklerin hücreye girişinin önlenmesi 4) Enzim substitusyonu (enzimin yerini alması)

• Son yıllarda plazmidler genleri veya DNA sekanaslarını klonlamada aracı molekül (vektör) olarak kullanılmaktadırlar

Yer Değiştirebilen Genetik Elementler

• Yer değiştiren elementlere prokaryotik ve ökaryotik organizmalarda fazlaca rastlanılmaktadır • Bakteri, maya, mantar, mısır, drazofila vs. bunlardan bir kaçıdır

• Bu elementler bir kromozomdan diğerine, aynı kromozom üzerinde bir bölgeden başka bir yere, kromozom ile plazmid veya iki plazmid arasında yer değiştirebilen, kendinin transferini sağlayabilen küçük, lineer ve çift iplikçikli DNA sekanslarıdır

• Bakterilerin yeni karakterler kazanmasında ve yeni mutasyonların oluşmasında etkinlikleri fazla olan, yer değiştirebilen elementler başlıca 3 grupta toplanmaktadır; 1) İnsersiyon Sekansları (İS-elementleri) 2) Transpozon’lar (Tn) 3) Mu fajı (mutator faj, mutasyon oluşturan faj)

1) İNSERSIYON SEKANSLARI (İSELEMENTLERI)

• 750 -1500 bp uzunluktadır • İki ucunda tersine tekrarlanan sekanslar bulunmaktadır • Bunları dış tarafından çevreleyen daha küçük uzunlukta direkt tekrarlanan nükleotid sekanslar vardır • Ortada ise DNA üzerinde yer değiştirmesinde rol oynayan transpozisyon enzimini (transpozaz) kodlayan gen bulunur

2) TRANSPOZON’LAR (TN)

• İS elementlerine göre daha büyük ve komplike bir özellik gösterirler • Yapılarında transpozaz geninden ayrı olarak özel marker genleri (antibiyotiklere, kemoterapotiklere, metallere dirençlilik vs. ) taşırlar

3) Mu fajı (mutator faj, mutasyon oluşturan faj) • E. coli’ ye ait olan bu faj aynı bir transpozon gibi bakterinin kromozomu üzerinde yerdeğiştirebilir ve çeşitli yerlere gidebilir • Böyle durumlar mutasyonlara yol açmaktadır • Bu faja aynı zamanda dev transpozon adı verilmektedir