Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı BAKTERİ GENETİĞİ Prof.Dr. Davut ALPTEKİN Ç.Ü. Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı ADANA

B-TRANSDÜKSİYON Bir bakteriye ait kromozom segmentlerinin bir bakteriyofaj (bakteri yiyen virüs) aracılığı ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır. Bakteriyofajlar bakteri yiyen viruslardır ve bakteri içinde çoğalırlar. Önemli olan faj partiküllerinin belli bakteriler için son derece özgül olmalarıdır. Her faj için yalnız bir cins, hatta bazıları bir cins içinde yalnız bir tip bakteriyi enfekte etme karakterindedir. Bu özellikten yararlanılarak, eldeki faja ait özgül bakteri saptanabilir veya tersi eldeki bakteriye özgü faj belirlenebilir.

Ökaryotik bir hücre, bir bakteri ve virüslerin boyutlarının karşılaştırılması.

Virusların yapısı

Fajlar doğada bakterilerin bulunduğu her yerde bulunabilir Fajlar doğada bakterilerin bulunduğu her yerde bulunabilir. Özellikle gaitada bol miktarda vardır ve buradan izole edilebilir.

Fajların Tanımlanması 1-Faj plak morfolojisinin incelenmesi: Fajların katı besiyerinde bakteri kolonileri üzerinde oluşturdukları koloniler faj tiplerine özgü yapılardır. Fajlar bakteriler içerisinde çoğalıp ortama dağıldıklarında kendilerine özgü plak yapıları oluştururlar. 2-Faja özgü özgül konak hücrenin incelenmesi: Fajın hangi bakterileri enfekte ettiğinin bilinmesi fajların tiplendirilmesinde önemlidir. Ör. E. coli, Streptococcus, Haemophilus farklı fajlar tarafından enfekte edilir.

Fajların Tanımlanması 3-Biyokimyasal yapılarının incelenmesi: Her fajın genomu (DNA, RNA) ve genom büyüklüğü farklıdır. Fajların genomu çıplak olup genomu üzerinde histon tipi proteinler bulunmaz. Fajlar kapsomer’lerin oluşturduğu kapsid proteinlerle çevrilidir. Kapsidler ozmotik şok ile patlatılırsa faj içerisinden poliaminler, spermidinler vb proteinler ile aspartik asit, glutamik asit, serin gibi amino asitlerden oluşan polipeptidlerde içerdiği saptanmıştır.

4-Faj morfolojik özelliklerinin incelenmesi: Morfolojik yapılarına göre 6 grupta toplanır. 1.Uzun, kısalabilen kuyruk kılıflı fajlar. Genomu çift iplikli DNA’dır 2.Uzun kuyruklu, kuyruk kılıfsız fajlar. Genomu çift iplikli DNA’dır 3.Kısa kuyruklu, kuyruk kılıfsız fajlar. Genomu çift iplikli DNA’dır 4.Kuyruksuz, büyük kapsomerli fajlar. Genomu tek iplikli DNA’dır 5.Kuyruksuz, küçük kapsomerli fajlar. Genomu tek iplikli RNA’dır 6.Başsız, ipliksi (flamentöz) fajlar. Genomu tek iplikli DNA’dır

Fajlar, morfolojik yapılarına göre altı grupta toplanabilirler

Faj İle Bakteri Arasındaki İlişkiler Bakterilerin fajlar ile ilişkiye girip enfekte olmaları, aralarındaki uyuma, çevre koşullarına ve fajın tipine bağlıdır. Bunun sonucunda ortaya çıkan ilişki iki tiptir 1.Eritici tip de yaşam döngüsü 2.Lizogenik tip de yaşam döngüsü

Eritici Tipteki Yaşam Döngüsünde Görülen Evreler a. Fajın bakteriye tutunması (adsorbsiyon) b. Faj nükleik asidinin bakteri içine girişi (enjeksiyon veya penetrasyon) c. Bakteri içinde gelişme (sentez) d. Olgun fajların belirmesi (montaj) e. Bakteri hücresinin erimesi ve yavru fajların serbest hale geçişleri.

Eritici Tipteki Yaşam Döngüsü

Eritici Tipteki Yaşam Döngüsü

Lizogenik Tipde Yaşam Döngüsü Fajlar litik tipdeki yaşam döngüsünü sürdürürlerken bazıları enfekte ettikleri bakteriyi eritmezler. Böyle fajlar bakteri hücresi ile lizogeni denilen bir ortak yaşam haline geçerler. Diğer bir söyleyiş ile bakteri hücresi faja karşı direnç göstermekte ve parçalanmamaktadır.

Eritici ve Lizogenik Tipteki Yaşam Döngüsü

Lizojenik tipteki yaşam döngüsünde; bakterilere giren faj DNA'sının önce iki ucu birleşerek çember şeklini alır, sonra yine çember şeklindeki bakteri DNA'sının bir noktasına yapışır. Açılan bakteri DNA'sı ile birleşir. Bu şekilde bakteri DNA'sının bir parçası haline gelerek bakteriye zarar vermeden gizli faj yapısında kalır. Bu yapıya profaj adı verilir. Bu durumda bakteri hücresi çoğalırken faj DNA’sı da bakteri DNA’sı ile birlikte replikasyona uğrar ve yavru bakteriler de aynı şekilde lizogen olurlar. Ancak hücre her an litik evreye geçebilir. Bir bakteri aynı anda kendisine özgü farklı fajları alabilir. Örn. Staphylococ’lar aynı anda 5 farklı fajla enfekte olup lizojeni yapabilir. Bu duruma polilizojeni adı verilir.

Transdüksiyonda rol alan bakteriler ve Transdüksiyon yapan fajlar Gram negatif: Salmonella, Escherichia, Shigella, Pseudomonas, Vibrio Gram pozitif: Staphylococ, Bacillus Fajlar: Lamda fajı ve P tipi fajlar

Transdüksiyon Tipleri Kısıtlı (Lökalize) Transdüksiyon: E.coli lamda fajı örnektir. Lamda fajı E.coli DNA’sının gal ve bio genleri arasındaki bir bölgeden entegre olurlar. Faj DNA’sı bakteri içerisine girerken yapışkan uçlu ve lineer yapıdadır. Bakteri içerisinde tekrar sirküler yapıya döner. Bu hali ile bakteri DNA’sının gal ve bio genleri arasına temas ederek bir çaprazlama ile yapıya katılır.

Kısıtlı (Lökalize) Transdüksiyon

Kısıtlanmamış (Generalize) Transdüksiyon: E.coli P1 fajı örnektir. P1 fajının E.coli DNA’sı üzerinde belli bir birleşme yeri yoktur. Faj DNA’sı hücre içerisine girdikten sonra bir mezozoma tutunarak kendi kendine çoğalır. Bu arada oluşan kapside çoğalan faj DNA’sı girerek yeni profajlar oluşur. Ancak bazı kapsidler içerisine E.coli DNA’sından kopan parçalarda girer ve genomu tamamen farklı yeni fajlar oluşur. Bu yolla oluşan fajlar duyarlı yeni bir bakteriye girerek bir bakteri genomunu bir başka bakteriye aktarmış olur.

Kısıtlı ve kısıtlanmamış transdüksiyon arasındaki farkları özetlersek: Kısıtlı transdüksiyonda faj genomu bakteri genomunun sadece bir bölgesine tutunur. Kısıtlanmamış da ise bakteri genomuna tutunmaz. Kısıtlanmış transdüksiyonda transdüksiyon yapabilen faj parçacıklarının oluşabilmesi için UV’ye ihtiyaç vardır. UV sayesinde faj genomu ile birlikte bakteri genonuda kopabilir. Kısıtlanmamış transdüksiyonda ise bakteri DNA’sının replikasyonu anında UV, kimyasal ajan vb sayesinde kopan DNA parçaları P fajını oluşturabilir. Kısıtlı transdüksiyonda yeni fajlarda bakteri faj genomu birlikte bulunurken kısıtlanmamış da sadece bakteri genomu vardır. Kısıtlı transdüksiyonda faj ve bakteri genomu birlikte olduğundan yeni bakteriye aktarılan genom bakımından kısmi diploitlik söz konusudur. Kısıtlanmamış transdüksiyonda ise faj ile aktarılan genom bakteriye ait olduğu için ve yeni genom bakterideki genomun yerine geçtiği için habloit kalır.