"Prof. Urs Jenal liderliğindeki Biozentrum ekibi, bakterilerin bir yüzey üzerinde olduklarını nasıl algıladıklarını ve kritik olan ilk birkaç saniyede tam olarak neler olduğunu keşfetti."
Basel Üniversitesi Ekibinin Çalışması
Bakteriler, klasik anlamda herhangi bir duyu organına sahip olmamakla birlikte, yine de çevrelerini algılama konusunda birer uzmandırlar. Basel Üniversitesi’nin Biozentrum’undan bir araştırma ekibi, bir süre önce bu canlıların sadece kimyasal sinyallere yanıt vermekle kalmayıp, bir dokunma algısına da sahip olduklarını belirledi.
Ekip, Science dergisinde yayımlanan makalelerinde, bakterilerin yüzeyleri nasıl tanıdıklarını ve mekanik uyarıya saniyeler içince nasıl yanıt verdiklerini ortaya koydu. Bu mekanizma ayrıca patojenler tarafından da kolonileşme ve konak hücreye saldırı amaçlı kullanılabiliyor.
İster mukoza yoluyla, ister bağırsak duvarı yoluyla olsun, vücudumuzdaki farklı dokular ve yüzeyler, bakteriyel patojenler için birer giriş kapısıdır. İlk birkaç saniye, yani dokunma ânı, başarılı enfeksiyonlar için genellikle kritiktir. Bazı patojenler, şiddet yükseltme ve konak dokuya zarar verme becerisi kazanma tetikleyicisi olarak mekanik uyarı kullanır.
Prof. Urs Jenal liderliğindeki Biozentrum ekibi, bakterilerin bir yüzey üzerinde olduklarını nasıl algıladıklarını ve kritik olan ilk birkaç saniyede tam olarak neler olduğunu keşfetti.
Önceden yapılmış olan çalışmalar, bakterilerin kimyasal sinyalleri nasıl algılayıp işlediklerini oldukça iyi bir şekilde anlamamızı sağladı. “Ancak bakterilerin mekanik uyarıyı nasıl algıladıkları ve bu ipuçlarına göre davranışların nasıl değiştirdikleri konusunda çok az bilgimizi vardı. Patojenik olmayan Caulobacter‘i model olarak kullanarak, ilk kez olarak ekibimiz bakterilerin bir ‘dokunma duyusu‘na sahip olduklarını gösterebildi. Bu mekanizma yüzeyleri tanımalarını sağlıyor ve hücrenin kendi ani yapışkanının üretimini tetikliyor,” diyor Jenal.
Yüzen Caulobacter bakterilerinin hücre zarlarının içinde, dışarı çıkan bir uzantısı yani “kamçı“sı olan dönen bir motor (flagellum) bulunuyor. Kamçının dönüşü, bakterinin sıvı içinde ilerlemesini sağlıyor. Motor dönüşü için iyon kanalları yoluyla hücre içine doğru oluşan proton akışından güç elde ediliyor.
Yüzen hücreler bir yüzeye dokunduklarında, motor etkileniyor ve proton akışı kesiliyor. Bilimciler, yanıtı tetikleyen sinyalin bu olduğunu düşünüyor: Bakteriyel hücre, böylece birkaç saniye içinde bakterileri yüzeye sağlam şekilde sabitleyen bir yapıştırıcının üretimini başlatan ikinci bir habercinin sentezlenmesini sağlıyor. “Bakterilerin yüzeylere rastladıklarında davranışlarını nasıl hızlı ve belirli biçimde değiştirebildiklerinin etkileyici bir örneği bu,” diyor Jenal. (Bkz. Hücreler Neden Proton Derecesine Bağlı Çalışır?)
Zararsız çevresel bir bakteri olan Caulobacter ile yapılmış olmasına rağmen, ekibin elde ettiği bulgular, enfeksiyon hastalıklarının anlaşılması açısından da büyük önem taşıyor. Çünkü araştırmacıların Caulobacter‘de keşfettikleri durum, bazı insan patojenleri için de geçerli.
Enfeksiyonları daha iyi kontrol ve tedavi edebilmek amacıyla, yüzey temasının hemen ardından gelen ilk birkaç saniyede neler olup-bittiğini kavramak gerekiyor.
Indiana Üniversitesi Ekibinin Çalışması
Science dergisinde yayımlanan makalelerinde, Prof. Yves Brun liderliğindeki ekip, bakterilerin yüzey temasını nasıl algıladıklarını belirlemek için yeni bir yöntem önerdi. Böylece, insanlarda ciddi sağlık sorunlarına yol açabilen ve su ya da kanalizasyon gibi kritik altyapı şebekelerini tehdit edebilen çok-hücreli yapılar olan biyofilmlerin oluşumunu tetikleyen mekanizma anlaşılmış oldu.
Biyofilmlerin, insan enfeksiyonlarının yaklaşık %65’inde pay sahibi oldukları ve her yıl tıbbi harcamalarda milyarlara mâloldukları tahmin ediliyor. Bununla birlikte, organik maddenin parçalanmasına veya sindirime yardım eden yararlı biyofilmler de var. Indiana ekibi, bakterilerin biyofilm oluşturacakları yüzeyleri nasıl algıladıklarını ve oraya kendilerini nasıl sabitlediklerini keşfetti. Ayrıca bakterileri kandırarak, bir yüzey algılamakta olduklarını düşünmelerini de sağlayabildiler.
Bakterilerin, “pili” adı verilen aşırı derecede ince saç teli benzeri uzantıları olduğunu ve yüzeyleri algılamak için bu uzantıyı kullandıklarını belirleyen bilimciler, bir yüzey algıladıktan sonra pilinin hareketinin durduğunu ve bakterinin aşırı yapışkan bir madde üreterek, biyofilm oluşumunu başlattığını ifade ediyor.
Ekip bakteriyi kandırmak için ise piliye büyük bir maleimide molekülü tutturarak, saç teli benzeri yapının hareketini etkisel olarak durdurduklarını ekliyor.
Sevkan Uzel, Yıldız Teknik Üniversitesi, 27 Ekim 2017, Bilim Fili, Çeviri
Seçkin Deniz, 13.06.2018, Sonsuz Ark, Yayın Dünyası'ndan, Özel Dosyalar, Çeviri
Alıntı Kaynak:
BilimFili.com "Bakterilerin Dokunma Duyusuna Sahip Olduğu Belirlendi"
https://bilimfili.com/bakterilerin-dokunma-duyusuna-sahip-oldugu-belirlendi/
Kaynaklar ve İleri Okuma:
1- Phys.org, "Bacteria have a sense of touch" https://phys.org/news/2017-10-bacteria.html
2- Phys.org, "Biologists discover bacteria's 'sense of touch'" https://phys.org/news/2017-10-biologists-bacteria.html
3- "Second messenger–mediated tactile response by a bacterial rotary motor," Science (2017). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29074777
4- "Obstruction of pilus retraction stimulates bacterial surface sensing" Science (2017). http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aan5706
Sonsuz Ark'tan
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.