Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

Virüsler Bildiğimiz Gibi Hayatın Hem Kötüleri hem Kahramanları – Doğanın Genetik İnovasyon için Güç Merkezleri

06.11.2021
40
Virüsler Bildiğimiz Gibi Hayatın Hem Kötüleri hem Kahramanları – Doğanın Genetik İnovasyon için Güç Merkezleri
Bakteriyofajların çizimi

Bakteriyofajlar, bakterileri enfekte eden ve yaşamın evriminde potansiyel bir rol oynayan virüslerdir.

Virüsler kötü bir üne sahiptir. Onlar sorumludur COVID-19 pandemi ve çok eski zamanlardan beri insanlığı rahatsız eden uzun bir hastalık listesi. Onlarla ilgili kutlanacak bir şey var mı?

Benim gibi birçok biyolog, en azından belirli bir virüs türü için, yani bakteriyofajlar veya bakterileri enfekte eden virüsler olduğuna inanıyor. Ne zaman DNA Bu virüslerin bir kısmı bir hücre tarafından yakalanırsa, o hücrenin yeni numaralar yapmasını sağlayan talimatlar içerebilir.

Bakteriyel virüslerin güçlü gücü

Bakteriyofajlar veya kısaca fajlar, hem karada hem de denizde bakteri popülasyonlarını kontrol altında tutar. Her gün okyanuslardaki bakterilerin %40’ına kadarını öldürerek bakteri oluşumunu ve organik maddenin yeniden dağılımını kontrol etmeye yardımcı olurlar.


Bakteriyofajlar, belirli bakteri türlerini öldüren virüslerdir.

Bakterileri seçici olarak öldürme yetenekleri de tıp doktorlarını heyecanlandırıyor. Doğal ve tasarlanmış fajlar, antibiyotiklere yanıt vermeyen bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için başarıyla kullanılmıştır. Faj tedavisi olarak bilinen bu süreç, antibiyotik direnciyle savaşmaya yardımcı olabilir.

Son araştırmalar, fajların bir başka önemli işlevine işaret ediyor: Onlar, hücrelerin yeni işlevler kazanmak için yeniden düzenleyebilecekleri yeni genler üreten, doğanın nihai genetik tamircileri olabilirler.

Bakteriyofaj Diyagramı

Bakteriyofaj kaspidleri, virüsün kurcalayabileceği ekstra DNA taşıyabilir.

Fajlar gezegendeki en bol yaşam formudur ve bir nonillion ile – bu, ondan sonra 31 sıfır olan 1’dir – her an dünyanın etrafında yüzer. Tüm virüsler gibi fajlar da yüksek replikasyon ve mutasyon oranlarına sahiptir, yani her çoğaldıklarında farklı özelliklere sahip birçok varyant oluştururlar.

Çoğu faj, genetik materyalleriyle dolu, kapsid adı verilen sert bir kabuğa sahiptir. Çoğu durumda, kabuk, fajın replikasyonu için gerekli olan DNA’yı depolamak için ihtiyaç duyduğundan daha fazla alana sahiptir. Bu, fajların fazladan genetik bagaj taşımak için alana sahip olduğu anlamına gelir: fajın hayatta kalması için gerçekten gerekli olmayan ve istediği zaman değiştirebileceği genler.

Bakteriler bir viral anahtarı nasıl yeniden donattı?

Bunun nasıl gerçekleştiğini görmek için faj yaşam döngüsüne daha yakından bakalım.

Fajlar iki ana çeşide sahiptir: ılıman ve öldürücü. Virülent fajlar, diğer birçok virüs gibi, istila-kopyala-öldür programı üzerinde çalışır. Hücreye girerler, bileşenlerini ele geçirirler, kendilerinin kopyalarını çıkarırlar ve patlarlar.

Öte yandan ılıman fajlar uzun oyunu oynar. DNA’larını hücreninkiyle kaynaştırırlar ve bir şey aktivasyonlarını tetikleyene kadar yıllarca uykuda kalabilirler. Sonra öldürücü davranışa dönerler: çoğalır ve patlarlar.

Birçok ılıman faj, tetikleyici olarak DNA hasarını kullanır. Bir nevi “Houston, bir sorunumuz var” sinyali. Hücrenin DNA’sı hasar görüyorsa, bu, yerleşik fajın DNA’sının muhtemelen bir sonraki aşamaya geçeceği anlamına gelir, bu nedenle faj akıllıca gemiye atlamaya karar verir. DNA hasarı tespit edilmediği sürece, fajları çoğalmaya ve patlamaya yönlendiren genler devre dışı bırakılır.

Faj Döngüleri

Virülent fajlar, viral üremenin litik döngüsünü takip ederek, replikasyonu tamamlar tamamlamaz konakçılarını yok eder. Öte yandan ılıman fajlar, lizojenik döngüyü takip eder ve patlamaları tetiklenene kadar konakçılarının DNA’sında hareketsiz kalır. Kredi: CNX OpenStax/Wikimedia Commons

Bakteriler, iş arkadaşlarımla birlikte yirmi yılı aşkın süredir üzerinde çalıştığımız karmaşık bir genetik sistem oluşturmak için bu yaşam döngüsünü kontrol eden mekanizmaları yeniden donattı.

Bakteriyel hücreler de DNA’larının bozulup bozulmadığını bilmekle ilgilenirler. Eğer öyleyse, DNA’yı onarmaya çalışan bir dizi geni aktive ederler. Bu, bakteriyel SOS yanıtı olarak bilinir, çünkü başarısız olursa hücre kızarır. Bakteriler, DNA hasarına yanıt veren anahtar benzeri bir protein kullanarak SOS yanıtını düzenler: Hasar varsa açılır ve yoksa kapalı kalır.

Belki de şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bakteri ve faj geçişleri evrimsel olarak ilişkilidir. Bu, şu soruyu sorar: Anahtarı, bakteriyi veya virüsleri kim icat etti?

Daha önceki araştırmalarımız ve diğer araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalar, fajların oraya önce vardığını gösteriyor. Son raporumuzda, SOS yanıtının bakteriyitlerBağırsaklarınızda yaşayan bakterilerin yarısını oluşturan bir bakteri grubu, bakterinin kendi karmaşık genetik programlarını uygulamak için yeniden düzenlenmiş bir faj anahtarının kontrolü altındadır. Bu, bakteriyel SOS anahtarlarının aslında çok uzun zaman önce yeniden düzenlenmiş faj anahtarları olduğunu gösteriyor.

Faj Enfeksiyonu

Ilıman bir faj, bir bakteri hücresini enfekte ettiğinde ve genomunu hücrenin DNA’sı ile bütünleştirdiğinde, hücreden çıkması için tetiklenene kadar tipik olarak uykuda kalır. Ancak fajın DNA’sı bakterinin bir parçası olduğunda, mutasyonlar fajın genetik materyalini bozabilir ve onu etkisiz hale getirebilir. Bu, DNA hasarı meydana geldiğinde fajın kendini yenileyemeyeceği ve patlayamayacağı anlamına gelir. Zamanla bakteri, kendi SOS yanıt genlerini kontrol etmek için fajın geçişini uyarlayabilir. Kredi: Miquel Sánchez-Osuna/BioRender.com ile oluşturuldu

Faj icatları gibi görünen sadece bakteriyel anahtarlar değil. Güzel bir dedektif çalışması, hücre bölünmesi için gerekli olan bir bakteri geninin, bir faj toksin geninin “evcilleştirilmesi” yoluyla da ortaya çıktığını göstermiştir. Ve toksinler ve onları hücrelere enjekte etmek için kullanılan genetik silahlar gibi birçok bakteri saldırı sisteminin yanı sıra bağışıklık sisteminden kaçmak için kullandıkları kamuflajın faj kökenli olduğu biliniyor veya bundan şüpheleniliyor.

Virüslerin iyi tarafı

Tamam, fajların harika olduğunu düşünebilirsiniz, ancak bize bulaşan virüsler kesinlikle havalı değil. Yine de, bitkileri ve hayvanları enfekte eden virüslerin, bu organizmalarda da önemli bir genetik yenilik kaynağı olduğuna dair artan kanıtlar var. Örneğin evcilleştirilmiş viral genlerin, memeli plasentalarının evriminde ve insan derisinin nemli tutulmasında önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir.

Son kanıtlar, DNA’yı barındıran bir hücrenin çekirdeğinin bile viral bir buluş olabileceğini düşündürmektedir. Araştırmacılar, günümüz virüslerinin atalarının, yaşam için birincil molekül olarak DNA’nın kullanılmasına öncülük etmiş olabileceklerini de tahmin ettiler. Küçük bir başarı değil.

Bu nedenle, virüsleri en önemli kötüler olarak düşünmeye alışmış olsanız da, onlar muhtemelen doğanın genetik yenilik için güç merkezleridir. İnsanlar bugün muhtemelen onlar sayesinde buradalar.

Baltimore County Maryland Üniversitesi Biyolojik Bilimler Doçenti Ivan Erill tarafından yazıldı.

İlk olarak The Conversation’da yayınlandı.Konuşma

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.