Merve ŞENTURAN

Pek çoğumuz bakterilerin tek hücreli ve prokaryotik (çekirdek ve zarlı organel bulundurmayan) ilkel yapılı canlılar olduğunu biliriz. Bu bilgi birçok çalışma ile de kanıtlamıştır fakat henüz bu ilkel yapıya sahip olan canlıların yaşamları ve hücresel yapıları hakkında kafa karıştıran ve çözülemeyen ilginç noktalar bulunmakta. Bunlardan biri de son 10-15 yılda git gide bilim insanlarının pusulasının işaret ettiği bakterilerin birbirleri ile olan iletişimleri, birbirlerini nasıl uyardıkları, antibiyotik direncinin nasıl geliştiği, biyolüminesans, biyofilm oluşumu, virülans faktörlerinin salgılanması vb. fonksiyonların gerçekleştirilmesinde bakterilerin evrensel dili olan ve Türkçe’ye çoğunluk algılama olarak geçen quorum sensing’dir.

Bakterilerin hem tür içi hem türler arası hem de bulunduğu konaktaki ökaryotik hücreler ile kurduğu karmaşık ve büyüleyici bir kominikasyon ağı olarak da tanımlayabileceğimiz Quorum Sensing, ilk olarak Havai’ye özgü bir mürekkep balığı ile simbiyotik bir yaşam süren deniz biyolüminesans (kimyasal enerjiyi ışık enerjisine dönüştürerek ışıma yapan) bakterisi olan Vibrio fishneri üzerinde tanımlanmıştır. Biyolüminesans özelliği sayesinde mürekkep balığının gölgesi denize düşmesi engellenir ve mürekkep balığı predatörlerden böylelikle korunmuş olur. Vibrio fishneri de bu birliktelik sayesinde kolaylıkla çok daha fazla besine ulaşır. Her iki canlı türü de bu birliktelikten kazanç sağlamış olur.

Bu konuda yapılmış olan çok sayıdaki çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmaların sonucuna göre bu bakteriler bulundukları ortamdaki mevcudiyetleri azınlıkta ise ışıma yapmazken belli bir eşik değeri geçtikten sonra ışıma yapmaya başlıyorlar. Bu durumun detaylarını açıklamak için moleküler yapı ve işleyişi yakından fakat anlaşılır bir biçimde inceleyelim:

Her bir Vibrio fishneri bakterisi herhangi bir yanıt vermeden önce sanki oy verircesine bulundukları ortama otoindüktör sinyal molekülleri salar. Çünkü kendisinin yalnız olup olmadığını öğrenmek ister. Eğer ortamda kendisi gibi indüktör salınımı yapan yeterli miktarda bakteri yoksa ışıma yapmak onu savunmasız kılmakla birlikte bir de ATP kaybına neden olur. Eğer bu sinyal molekülü belli bir konsantrasyona ulaşırsa bakteride bulunan yüzey reseptörlerine bağlanarak bakterinin içine alınır. Yüzey reseptörlerinin yaptığı işi bir sitenin güvenlik görevlisinin yaptığı işe benzetebiliriz. İçeri alınan sinyal molekülü düzenleyici bir proteine bağlanarak DNA’daki spesifik operon bölgesine yerleşir ve gen ekspresyonu düzenlenir. Bu durumda düzenleyici protein miktarı artırılır ve daha çok otoindüktör sinyal molekülü ortama salınır. Böylelikle ortamdaki popülasyon yoğunluğu ölçülmüş olur. Popülasyon yoğunluğunun eşik düzeyini aştığı anlaşılınca (Vibrio fishneri bakterileri için)  biyolüminesans gerçekleşir.

KAYNAKLAR:

1. https://doi.org/10.1016/S1369-5274(99)00025-9
2. JP Ward, JR King, AJ Koerber, P. Williams, JM Croft, RE Sockett, Bakterilerde çekirdek algılamanın matematiksel modellemesi, Mathematical Medicine and Biology: A Journal of the IMA , Volume 18, Issue 3, 1 September 2001, Pages 263 –292, https://doi.org/10.1093/imammb/18.3.263
3. https://www.youtube.com/watch?v=saWSxLU0ME8