Plazmitler Plazmitler kromozom dışı ekstra genetik materyallerdir. Hemen hemen tüm bakteri cinslerinde bulunmuşsa da bakteriler için mutlaka gerekli değildir. Sayısı 1-5 arasında değişir. Bakteriler dışında mayalarda ve bazı bitkilerde de doğal olarak bulunurlar. Büyüklükleri 500kb’a kadar çıkabilir.

Epizomlar Konak hücre kromozomuna entegre olan plazmitlerdir. Bakteri DNA’sının replikasyonu ile birlikte çoğalarak yeni bakterilere geçerler.

Plazmitler konak bakterinin tüm enzim sistemini kullanarak çoğalırlar Plazmitler konak bakterinin tüm enzim sistemini kullanarak çoğalırlar. Yani bakteri DNA’sının replikasyonu gibi bir mezozoma tutunarak replike olurlar. Plazmitlerin yapısında tra genleri varsa bu özellikteki plazmitlere konjugatif plazmitler, yoksa non-konjugatif plazmitler denir. Bazı plazmitler konakçı DNA’sı ile eş zamanlı replike olurlar. Bu plazmitler bağımlı kontrol altındaki plazmitler olarak bilinir ve kopya sayısı birkaç tanedir. Bazı plazmitler ise bağımsız kontrol altındadır. Yani konak hücrenin DNA’sından bağımsız olarak replike olur. Kopya sayısı 5-200 arasında değişir.

Bir bakteri değişik karakterlere sahip plazmitler bulundurabilirler Bir bakteri değişik karakterlere sahip plazmitler bulundurabilirler. Bazı plazmitler yapılarında sadece transfer faktör genleri (Pilus oluşumu genleri) bulundurur. Bunlara basit plazmitler denir. Bazı plazmitler ise yapılarında başka değişik işleve sahip genler (kloramfenikol, penisilin, tetrasiklin, kemoterapötik ilaçlara, vb dirençliliği genleri) içerebilir. Böyle plazmitlere bileşik plazmitler denir.

Plasmitlerin bazı ortak özellikleri: Bakteri genomundan ayrı çift sarmallı, kapalı ve proteinsiz DNA molekülleridirler. Bakteri yaşamı için mutlaka gerekli değildir. Moleküler büyüklüğü 1-500 kb arasında değişir. Bulunduğu bakteriden kolaylıkla izole edilebilirler. Sahip olduğu genetik bilgi, hücre bölünmeleri yoluyla yavru hücreye geçer Konakçı bakteri için yararlı olan antibiyotiklere direnç, kompleks organik molekülleri ve ağır metalleri parçalama, restriksiyon ve modifikasyon enzimleri üretme vb işlevleri vardır. Replikasyonu konakçı hücrenin DNA’sı ile aynı anda veya farklı zamanlarda olur. Plazmitlere istenilen gen eklenip çıkarılabilir.

Plazmit yapısı: 1-2 Direnç genleri, 3 Orijin noktası

Plazmit Çeşitleri 1.Fertilite veya F Plazmitleri: tra (Transfer) genleri taşır. F pilus’un sentezlemesinden dolayı bakteriler arasında konjugasyon yapabilir. E.coli ve Salmonella suşlarından başka Pseudomonas aerunigosa’da F ve P, Vibrio cholerae’de P plazmitleri vardır. Bu plazmiti bulunduran bakterilere F+, bulundurmayanlar F- olarak bilinir.

2.Rezistans (R) Plazmitleri: Antibiyotiklere ve kemoterapötik ilaçlara karşı direnç genleri içeren plazmitlerdir. RTF (Rezistans Transfer Faktörü) ismi ile de bilinir. Sadece Gr negatif bakterilerde görülür. Bakteriler arasında RTF ile birden fazla direnç genleri (kloramfenikol, ampisilin, tetrasiklin gibi antibakteriyal ajanlara karşı) aktarılabilir. Bu plazmiti içeren bakteriler bir anda antibiyotiklerle etkisiz kalıp toplumda önemli sağlık problemleri ortaya çıkabilir. Bu da yeni formülasyonlu antibiyotikler ile giderilmeye çalışılmaktadır.

3.Col Plazmitleri: Kolisinleri kodlayan (Col V, Col E, Col E1) genleri içerir. Bu plazmiti içeren bakteriler kolisinlere dirençli iken diğer bakteriler kolisinler tarafından öldürülür. Diğer bakterileri öldürmesi nedeni ile bakteriyosin olarak ta bilinir. Bunlar aynı zamanda kendileri tarafından üretilen kolisinlere karşı dirençlidir.

4.Yıkıcı Plazmitler: Doğada zararlı bileşiklerin (Toluen, naftalin, xylen, salisilik asit gibi) yıkımı için gerekli enzimleri sağlar ve bu bileşikleri parçalar. Bakır, civa gibi zehirli metal iyonlarına karşı da direnç sağlar.

5.Virülans Plazmitleri: Konakçı bakteriye patojenite özelliği kazandıran plazmitler virulans plazmitlerdir. Yapısında toksinleri kodlayan genler vardır. Örneğin, Dizanteri, Gastroenteritis gibi hastalıklara neden olan bakterilerde bu plazmitler bulunur. Bu pazmitlerden baklagillerin köklerinde yaşayan Rhizobium türü bakterilerde bulunan ve nitrojen bağlamayı sağlayanlar da yararlı plazmitler olarak bilinmektedir.

Plazmit Hareketliliği (Transpozonlar) Antibiyotik dirençlilik kontrolü sorununun önemli kısmı plazmitlerin, bakteriler arasındaki hareketliliğin sorunudur. Çoğu plazmitler bir bakteriden diğerine basit bir temas sonucu geçerler. Diğer taraftan, bakteriyofaj vektörleriyle taşınabileceği, bakteriler tarafından içinde bulundukları çevreden plazmit DNA'sı şeklinde alınabilirler.

Plazmit Hareketliliği Transfer olabilenler sadece plazmitler değildir. Plazmit genlerinin çoğu tek DNA parçalarıdır ve hücrenin bir DNA elementinden diğerine (plazmitten kromozoma veya tersi) hareket edebilme yeteneğine sahiptir. Bu olay sadece bakterilerde değil ökaryotik hücrelerde de bir DNA parçası bir kromozomdan diğerine veya aynı kromozom üzerinde başka bir yere geçebilir. Bu olay, konak bakterinin normal rekombinasyon sisteminden bağımsız olarak gelişir. Hareket edebilen bu parçalara "yer değiştiren elementler" anlamında olmak üzere transposon, transfer olma olayına da transpozisyon denilir.

Transposonlar

Transposonlar

Basit Transpozonlar (İnsersiyon Dizisi=IS) Her iki ucunda düz tekrarlar 9-40 nükleotit uzunluğunda (5’---> 3’ yönünde) olduğu gibi ters tekrar dizilerine de sahiptirler. Bunların yer değiştirmesinde rol oynayan transpozaz enzimini kodlayan transpozaz geni de bulunmaktadır. Bakterilerde yaygıdır.

Kompleks Transpozonlar İki IS elementi arasında transpozaz, resolvaz, antibiyotiklere direnç genleri bulunabilir.

Retrotraspozon veya Retropozon: Virüs benzeri transpozonlardır. Uzun uç tekrar dizileri (LTR) içerirler. Bunlarda ters tekrarlar yoktur. Revers transkriptaz ve integraz genleri bulunur. İnsan genomunda bulunan LINE ve SINE’ler bu grup içerisinde yer alır. Bunlardan önce RNA oluşur. RNA’dan revers transkriptaz enzimi ile DNA teşekkül eder. Oluşan DNA genomun yeni bir yerine yerleşir.

Transpozonlarda Hareket

Transposonlar Tn3 denilen transposonun yapısı transposonlar hakkında genel bir fikir vermektedir. Tn3 bakteri de bulunmuştur. Yapısında A, R, bla diye isimlendirilen üç gen bölgesine ve her iki uçta birbirine ters yönde dizilmiş 38 bç'lik dizilere sahiptir. bla geni ampisilini parçalayan bir protein kodlar (yani, Tn3 taşıyan bir bakteri ampisiline dirençlidir). A geni transposaz denilen ve Tn3'ün transpozisyonundan sorumlu bir protein kodlar. Eğer A geninin çok küçük bir parçası değişikliğe uğrarsa Tn3 hareketliliği engellenmiş olur. R geni repressör bir protein kodlar. Bu protein A'ya bağlanarak transposaz yapımını durdurur. Repressör molekül, böylece, transpozisyonun sık sık tekrarını engeller. R geni herhangi bir mutasyon ile zarar görürse Tn3’ün hareketliliği devam eder.

Transposonların Yapısı