Avcı Bakteri: Bdellovibrio Bacteriovorus


Arş. Gör. Ecz. Ayşegül ATEŞ - Karadeniz Teknik Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Farmasötik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı

Avcılığın insanlık kadar eski bir tarihi vardır. Beslenme ihtiyaçlarını gidermek amacıyla yapılan avcılık, aynı zamanda savaşa da hazırlık sayılırdı. Avcılık yaşamak, gerekli olan besin ve giyim ihtiyacını karşılamak, gerekli ham maddeleri sağlamak amacıyla girişilen bir çaba niteliği taşımıştır (1). İnsanlık tarihinde görülen avcılık bakterilerde de görülüyor. Avcılık ve bakteriler arasındaki ilişki ilk defa Heinz Stolp tarafından ortaya koyulmuş.


1962 yılında Stolp yüksek motiliteye sahip, gram negatif bakterileri zorunlu avcı olarak tanımlanmıştır. Bu bakteriler çoğalmak için tamamen diğer bakterilere bağımlı olmakla birlikte, konak hücreye tutunarak hücreyi parçalama yeteneğine sahiptir. Bu özellikleri nedeniyle avcı bakteriler Bdellovibrio bacteriovorus olarak tanımlanmıştır. “Bdella” kelimesi Yunanca kan emici anlamına gelmektedir (2, 3). Avcı Bakteriler sadece Bdellovibrio bacteriovorus ile sınırlı değildir. Yapılan son çalışmalar ise zorunlu avcıların farklı bakteriyel sınıflarda bulunabileceğini göstermiştir. Farklı etki mekanizmalar ve farklı filogenetik sınıflardan bazı avcı bakterilere örnekler Tablo 1’ de verilmiştir.

Tablo1. Filogenetik sınıfları ile avcı bakteri örnekleri

(Önol ve Yardımcı, 2018)

B. bacteriovorus gram negatif bakterilerle beslenen oldukça küçük, kamçıları sayesinde çok hızlı hareket edebilen gram negatif bakterilerdir. Saniyede vücutlarının 70 katı yolu kat ederler. B. bacteriovorus parazitik olmaktan çok avcı gibi davranır ve 15 dk içinde avını öldürür, uzun süre avın içinde yaşamını sürdürmez. Sahip olduğu flagella tutunma, hareket ve avcılık için gereklidir (5).


Bu bakterilerin yaşam döngüleri; av arama evresi, tutunma ve invazyon evresi, bdelloblast evresi, büyüme evresi, çoğalma ve konakçıyı parçalama evresi şeklindedir. Tutunma evresinde bakteri hücresi seçici değildir bu sebeple başka bakterilere veya ortamdaki başka moleküllere tutunma gerçekleşebilir. Çevresel faktörlere (pH, sıcaklık vb.) bağlı olarak tutunma kalıcı olarak gerçekleşmez. Avcı bakteri hücresi tutunmak için uygun bir hücreyle temas sağladıktan sonra geri dönüşümsüz kalıcı tutunma gerçekleşir. Avına sıkı bağlanması sonucunda av hücresinin hücre duvarı zayıflar. Avının dış zarını ve peptidoglikan tabakayı çeşitli enzimler (glikanazlar, deasetilazlar, peptidazlar ve lipopolisakkaridazlar) yardımıyla modifiye eder. Hücre yuvarlaklaşıp şişmeye başlar. Avcı hücre tutunma gerçekleştiğinde fimbria benzeri uzantılar ile tutunduğu hücrenin hücre duvarını deler. Hücre içine nüfuz eden bakteri flagella vb. uzantılarını hücre dışında bırakır. Hücre içindeki bu yapıya bdelloblast denir. Av hücresinin besinlerini tamamen kullanarak büyüyebilmektedir. Belirli bir süre sonunda B. bacteriovorus DNA replikasyonunu başlatır, kendi biyosentezi ve üremesi için av hücresinin makromoleküllerini kullanır. Bu süreçte konak hücrenin sitoplazmasında ciddi hasar oluşturur. Avcı bakteri hücresi hidrolitik enzimler salgılayarak konakçıya ait molekülleri parçalar. Periplazmik membrana yerleşen avcı, filamentöz bir yapı oluşturur ve konak hücrenin tüm kaynakları tüketildiğinde büyük filamentöz hücre bölünür. Bölünmeden sonra yeni hücreler flagellarını oluşturur ve konak hücreyi lizise uğratırlar. Oluşan hücreler çevreye dağılır (5-10).


Biyofilmler canlı veya cansız bir yüzeye geri dönüşümsüz olarak tutunarak ekstrasellüler polimerik yapıdaki matriks (slime ya da glikokaliks) içinde yaşayan mikroorganizmaların oluşturduğu topluluktur. Bu tabaka, bakteri hücreleri tarafından üretilen, ekzopolisakarit olarak adlandırılan polisakkarit bazlı bir ağ yapısıdır. Biyofilm yapısının %97 si sudan diğer kısımları ise globuler glikoproteinler, diğer proteinler, nükleik asitler, lipitler ve fosfolipitlerden oluşmaktadır (11-14). Biyofilm oluşumunda mikroorganizmalar, quorum sensing temeline dayanan sinyal moleküleri ile aktivitelerini koordine ederler ve popülasyonun belirli büyüklüğe gelmesinde, biyofilm tabakasının oluşumunda bu moleküllerden yararlanırlar (15). Biyofilm oluşumu; mikroorganizmanın canlı-cansız bir yüzeye tutunması, geri dönüşümsüz bağlanma, kolonizasyon ve mikrokoloni oluşumu, kopma evreleri olmak üzere dört basamakta gerçekleşmektedir. Kateterler, implantlar, kalp kapakçıkları, rahim içi araç, kontakt lensler gibi çeşitli biyomateryallerde ve akciğer dokusu gibi canlı dokularda biyofilmler oluşabilir. Bakterileri nem, ısı, pH değişikliği ve UV maruziyeti gibi çevresel koşullardan korur. Bakterilerin kümeler halinde ve ekzopolisakkarit matriks içerisinde bulunmaları sonucu fagosite edilmeleri güçleşir, humoral immün sistemden korunur, metabolizmaları ve üremeleri yavaşlar. Biyofilm tabakası mikroorganizmalarda antibiyotik direncinin oluşmasına neden olur. Hem antibiyotik direnci hem de biyofilm tabakasından antibiyotik geçişinin az olması nedeniyle enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde zorluklar görülmektedir (14- 16).


Avcı özelliklerinden yararlanılarak atık ve kirli sularda arıtımında membranların temizlenmesinde biyofilm tabakasını ortadan kaldırma özelliğinden yararlanılmıştır (17). Biyofilm ilişkili enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde insan hücrelerine zarar vermeden Bdellovibrio’ nun terapötik olarak kullanımıyla ilişkili çalışmalar mevcuttur.


Current Biology dergisinde yayımlanan Willis ve arkadaşlarının 2016 yılında yaptığı çalışmaya göre Bdellovibrio bacteriovorus’ un antibiyotiğe dirençli bakteriler üzerinde “canlı antibiyotik” özelliği gösterdiği ortaya koyulmuş. Önemli bir insan patojeni olan Shigella ile enfekte olan zebra balığı yavruları üzerine olan etkisinin araştırıldığı çalışmada; Bdellovibrio bacteriovorus balıklara enjekte edilmiş ve in vivo ortamda Shigella karşısında etki göstermiştir. Laboratuvar testlerinde avcı bakterinin Shigella bakterisini 4.000 kat azalttığı, sağ kalımı % 60’ a yükselttiği görüldü (18).


Shatzkes ve arkadaşları tarafından Bdellovibrio bacteriovorus kullanılarak yapılan in vivo deneylerde hem sağlıklı hem de Klebsiella pneumoniae ile enfekte edilen fareler kullanılmıştır. Sağlıklı farelerde herhangi bir akciğer problemi oluşmadığı gibi deneyin 10. gününde avcı bakteriler vücuttan tamamen temizlenmiştir. Enfekte edilen hayvanlara nazal yol ile avcı bakteriler verilmiş, sonuç olarak patojen yükünün kayda değer bir ölçüde azaldığı tespit edilmiştir (19).


Bdellovibrio bacteriovorus’ un diş eti iltihabına neden olan Aggregatibacter actinomycetemcomitans’ ı ve oluşturduğu biyofilm yapısını parçaladığı gösterilmiştir (20). Alcaligenes, Campylobacter, Erwinia, Escherichia, Pseudomonas, Legionella, Shigella türleri ve Helicobacter pylori bakterisinin de avcı bakteri Bdellovibrio’ lar tarafından parçalandığı yapılan çalışmalarla rapor edilmiştir. Yapılan bu çalışmalar avcı bakterinin biyokontrol ajanı olarak kullanımıyla ilgili düşünceleri beraberinde getirmiştir (21).




Kaynakçalar

1. Güven, Ö., Hergüner, G. 1999. “Türk Kültüründe Avcılığın Temel Dayanakları”, PAÜ. Eğitim Fak.Derg. 5, 32-47

2. Stolp H., (1973), “The bdellovibrios: bacterial parasites of bacteria”, Annual Review of Phytopathology, 11 (1), 53-76.

3. Jurkevitch E (2007). A brief history of short bacteria: A chronicle of Bdellovibrio (and like organisms) research. Eds. Jurkevitch, E. In Predatory Prokaryotes-Biology, Ecology and Evolution. Springer, Verlag Heidelberg, Germany p.20-40

4. Önol, M., Yardımcı, H. 2018 “Avcı Bkateriler”, Etlik Vet Mikrobiyol Derg, 29 (1): 57-61

5. Lambert C., Evans K. J., Till R., Hobley L., Capeness M., Rendulic S., Schuster S. C., Aizawa S. I., Sockett R. E., 2006, “Characterizing the flagellar filament and the role of motility in bacterial prey-penetration by Bdellovibrio bacteriovorus”, Molecular Microbiology, 60 (2), 274-286.

6. Rittenberg SC, Hespell R. Energy efficiency of intraperiplasmic growth of Bdellovibrio bacteriovorus. J Bacteriol. 1975;121(3):1158-65.

7. Ruby EG. The genus Bdellovibrio. In: Balows A, Starr MP, Stolp H, Truper HG, Schlegel HG, Eds, The Prokaryotes. 2nd Ed. Springer: 1992.

8. Tudor JJ, McCann MP, Acrich I. 1990. “A new model ort he penetration of prey cells by bdellovibrios”, J Bacteriol., 172(5):2421-6.

9. Nú-ez ME, Martin MO, Duong LK, Ly E, Spain EM. 2003. “Investigations into the life cycle of the bacterial predator Bdellovibrio bacteriovorus 109J at an interface by atomic force microscopy”, Biophys J. 84(5), 3379-88.

10. Burnham, J. C., Hashimoto, T., Conti, S. 1968. “Electron microscopic observations on the penetration of Bdellovibrio bacteriovorus into gram-negative bacterial hosts”, J Bacteriol., 96(4), 1366-81.

11. Orucu, M., Geyik, M. F. 2008. “Yoğun Bakım Ünitesinde Sık Görülen Enfeksiyonlar”, Düzce Tıp Fakültesi Dergisi,10, 40-3. 2.

12. Yüksekdağ, Z. N., Baltacı, N. 2013. “Staphylococcus aureus Türlerinde Biyofilm ve Biyofilm Oluşumundan Sorumlu Genler”, Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Dergisi, 43, 77-83.

13. Lindsay, D., Von Holy, A. 2006. “Bacterial Biofilms Within the Clinical Setting: What Healthcare Professionals Should Know?”, J Hosp Infect, 64, 313-25.

14. Allison, D. G. 2003. “The biofilm matrix”, Biofouling, 19, 2:139-50.

15. Li, Y. H., Tian, X. 2012. “Quorum sensing and bacterial social interactions in biofilms”, Sensors (Basel, Switzerland), 12(3), 2519–2538

16. Hostacká, A., Ciznár, I., Stefkovicová, M. 2010. “Temperature and pH affect the production of bacterial biofilm”, Folia Microbiol (Praha). Jan;55(1):75-8

17. Özkan, M., Yılmaz, H. 2018. “ Avcı Bakteri Bdellovibrio bacteriovorus Hücre Özütünün Biyofilm Oluşumunu Engelleme Etkisi”, Türk Mikrobiyol Cem Derg, 48(1):29-37

18. Willis, A. R., Moore, C., Mazon-Moya, M., Krokowski, S., Lambert, C., Till, R., Mostowy, S., Sockett, R. E. (2016). Injections of Predatory Bacteria Work Alongside Host Immune Cells to Treat Shigella Infection in Zebrafish Larvae. Current Biology. 26(24), 3343–3351.

19. Shatzkes, K., Singleton, E., Tang, C., Zuena, M., Shukla, S., Gupta, S., Kadouri, D. E. 2016. “Predatory bacteria attenuate Klebsiella pneumoniae burden in rat lungs”, mBio, 7(6), 1847–1

20. Van Essche, M., Quirynen, M., Sliepen, I., Van Eldere, J., Teughels, W. 2009. “ Bdellovibrio bacteriovorus attacks Aggregatibacter actinomycetemcomitans”, J Dent Resi, 88(2), 182-6.

21. Markelova, N. Y. 2010. “Predacious bacteria, Bdellovibrio with potential for biocontrol”, Int J Hyg Environ Health, 213(6), 428-31.

0 görüntüleme

Türkiye'nin Tek Popüler Genetik Bilim Dergisi

Bezelye Dergi ISSN: 2587-0173

Bizi Takip Et
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Instagram Simge
  • White Twitter Icon
  • Icon-gmail
  • kisspng-white-logo-brand-pattern-three-d
  • images
  • medium
  • Dergilik
  • YouTube

© 2019 by Bezelye Dergi