Plazmitler konak kromozomundan bağımsız olarak replike olabilen genetik elemanlardır.virüslerden farklı olarak,plazmitlerin hücre dışı formları

Transkript

1 Plazmitler konak kromozomundan bağımsız olarak replike olabilen genetik elemanlardır.virüslerden farklı olarak,plazmitlerin hücre dışı formları yoktur ve hücre içerisinde genellikle halkasal serbest DNA olarak bulunurlar.plazmitlerle kromozomlar arasındaki temel fark,plazmitlerin sadece zorunlu olmayan genleri taşımasıdır.

2 Plazmitlerin çoğu halkasal olmakla birlikte,çok sayıda doğrusal plazmit olduğu da bilinmektedir.doğal plazmitlerin büyüklükleri yaklaşık olarak 1 kilobaz ile 1 megabaz arasında değişiklik gösterir.tipik bir plazmit,kromozom büyüklüğünün %5 inden daha küçük olan çift zincirli halkasal bir DNA molekülüdür.hücrelerden izole edilen plazmit DNA larının çoğu süper sarmal yapıdadır.

3 Ayrıca, farklı plazmitlerin hücre içindeki sayıları da farklıdır.kopya sayısı plazmit üzerinde bulunan genler ve konak ile plazmit arasındaki etkileşim tarafından kontrol edilir.

4 Plazmit replikasyonunda görev alan enzimler normal hücre enzimleridir.gram-negatif bacteria da bulunan plazmitlerin çoğunda replikasyon; replikasyon orjininden başlar,halka etrafında çift yönlü ilerler ve teta ara ürününü oluşturur.ancak bazı plazmitler tek yönlü replikasyon mekanizmasına sahiptir. Gram pozitif bacteria da bulunan plazmitlerin çoğu dönen çember mekanizması ile replike olur.

5 Aynı hücrede bulunan iki farklı plazmitin her birinin replikasyonu yürütme kabiliyetleri,plazmit üzerinde yer alan ve replikasyonu düzenleyen genler tarafından kontrol edilir.eğer bir plazmit hali hazırda başka plazmiti bulunan bir hücreye aktarılırsa,genellikle ikinci plazmit korunmaz ve bir sonraki replikasyon sırasında kaybolur.eğer bu durum gerçekleşirse,bu iki plazmitin uyumsuz oldukları söylenir.bir kaç uyumsuz plazmit grubu tanımlanmıştır.aynı uyumsuz gruba ait plazmitler replikasyonlarını düzenleyen ortak bir mekanizmayı paylaşırlar ve bundan dolayı birbirleri ile akrabadır.

6 Plazmitler bazen çeşitli uygulamalar sonucunda konak hücreden elimine edilebilirler.eliminasyo n olarak adlandırılan bu durum,kromozom replikasyonu engellenmediği halde plazmit replikasyonunun engellenmesi ile gerçekleşir.

7 Hücreden hücreye plazmit aktarımının ana mekanizması konjugasyondur ve bu fonksiyon bazı plazmitlerin kendisi tarafından kodlanır. Konjugasyon işlemi,belirli tipte bir konjugatif plazmit taşıyan bir verici hücreyi ve bu plazmiti taşımayan bir alıcı hücreyi içerir.konjugasyonu kontrol eden genler plazmitin tra bölgesinde bulunur.tra bölgesinde bulunan genlerin çoğu eşlerin çiftleşmesinde ve bir hücre yüzey yapısı olan eşey piluslarının sentezlenmesinde rol oynar.sadece verici hücreler bu eşey piluslarını üretirler.farklı konjugatif plazmitler kısmen farklı tra bölgelerine sahip olabilirler ve piluslarda farklı olabilir.

8 Piluslar,alıcı hücredeki bir reseptör ile özgüllükle temas temas kurmakta ve daha sonra kısalarak iki hücreyi birbirine yaklaştırmaktadır.daha sonra,verici ve alıcı hücreler arasındaki temas kararlı hale dönüşmekte ve DNA bir hüreden diğerine aktarılmaktadır.

9 Konjugasyon hücrelerarası temas ile tetiklenir ve bu anda halkasal plazmit DNA sının bir zincirinde bir kırık meydana gelir ve bu zincir alıcı hücreye aktarılır.işlemi başlatmak için gerekli olan TraI kesme enzimi F plazmitinin tra operonu tarafından kodlanır.bu protein aynı zamanda helikaz aktivitesine sahip olduğu için,aktarılan zincirin çözülmesinde de görev alır.bu aktarım sırasında,verici hücreden ayrılan zincirin yerine dönen çember mekanizması ile yeni DNA sentezlenirken,alıcı hücrede de komplemanter DNA zinciri sentezlenir.işlemin sonunda hem verici hem de alıcı hücre tam bir plazmit molekülüne sahip olur.

10 Plazmit genleri bir alıcı hücrede ifade edilmeye başlandığı zaman,alıcı hücre de verici hücreye dönüşür ve diğer alıcı hücrelere plazmit aktarımı yapabilir.bu yöntemle populasyonlar arasında hızla yayılan konjugatif plazmitler bu yönüyle bir bulaşıcı ajan gibi davranır.bu bulaşıcı nitelik ekolojik olarak oldukça önemlidir.

11

12 Plazmitler konak için esas olan genleri taşımamalarına rağmen,hücrenin fenotipi üzerinde önemli etkileri olan genleri taşıyabilirler.örneğin Rhizobium un bitkilerle etkileşerek azot bağlayan kök yumruları oluşturma yeteneği,belirli plazmit işlevlerini gerektirir.diğer plazmitlerin bir hücreye örneğin zararlı kirleticileri parçalama yeteneği gibi özel metabolik özellikler kazandırdığı gösterilmiştir.

13 Bunlar antibiyotiklere ve diğer bazı büyüme engelleyicilerine karşı direnç sağlarlar.bu dirençli suşların izole edilmelerinden hemen sonra,bunların direnç özelliğini hücrelerarası kontak ile duyarlı suşlara aktarabildikleri gösterilmiştir.konjugatif R plazmitlerinin bulaşıcı olma özelliği bunların hücre populasyonlarında hızla yayılmalarına neden olmuştur.günümüzde dirençli plazmitler klinik tıpta önemli bir sorun oluşturmaktadır.

14 Bir R plazmiti birkaç antibiyotik direnç geni taşıyabilir.genel olarak,bu genlerin kodladığı proteinler ya antibiyotiği inaktive eder ya da bunların hücre girişini engeller.birçok antibiyotiğe karşı dirençlik genleri taşıyan farklı plazmitler bilinmektedir.

15 Patojenlerin virülens olmasında iki önemli özellik üzerinde durulacaktır: 1-patojenin konağın özgül dokularına tutunma ve istila etme yeteneği 2-konağa zarar veren maddelerin oluşması Bazı patojenik bakterilerde bu virülens özelliklerin her biri plazmitler üzerinde taşınmaktadır.

16 Örneğin,Escherichia coli nin enteropatojenik suşları:kolinizasyon, kolinizasyon faktörü antijeni olarak adlandırılan ve plazmit tarafından kodlanan bir hücre yüzeyi proteininin bulunmasını gerektirir.bu protein bakterilerin bağırsak epitel hücrelerine tutunmasını sağlar.bu bakteride sentezlenen en az iki toksin plazmit tarafından kodlanmaktadır.bunlar;hem olizin ve enterotoksindir.

17 Çok sayıda bakteri ürettikleri proteinler ile yakın akraba türleri ve hatta aynı türün farklı suşlarını öldürmekte veya büyümelerini engellemektedir.bu maddeleri antibiyotiklerden ayırmak için bakteriyosin terimi kullanılır ve bunlar antibiyotiklere göre daha dar bir çerçevede aktivite gösterirler.bakteriyosinleri ve bunların işlenerek taşınmasında görev alan proteinleri kodlayan genler genellikle bir plazmit veya bir transpozon üzerinde taşınır.

18 Escherichia coli nin Col plazmitleri çeşitli kolisinler üretir.bu hücreden salınan kolisinler duyarlı hücrelerin yüzeyinde bulunan reseptörlere bağlanır.bu reseptörlerin hücrelerdeki normal işlevi, büyüme faktörü veya mikrobesin gibi değişik maddelerin dış zardan taşınmasıdır.

19 Gram (+) bakterilerden laktik asit bakterileri,gıda endüstrisinde koruyucu amaçla kullanılan ve gram (+)bakterilerinin geniş bir grubunun gelişmesini güçlü bir şekilde engelleyen bir bakteriyosin olan Nisin A yı üretmektedir.

20 Escherichia coli nin F plazmiti,belirli koşullar altında,hücrelerarası temas sırasında kromozomu aktarım için mobilize edebilmektedir.f plazmiti bir epizomdur,yani konak kromozomuna entegre olabilen bir plazmittir.

21 Entegre-olmamış F plazmiti taşıyan hücreler,f+ olarak,entegre-olmuş F plazmiti taşıyan hücreler ise Hfr olarak adlandırılır.hem F+ hem de Hfr hücreler verici hücre oldukları için,bunlar yeni bir F plazmitini ya da genetiksel olarak yakın bir plazmiti alamazlar.fakat,f ile F+ konjugasyonundan farklı olarak,f ile Hfr verici hücreler arasındaki konjugasyon sırasında konak kromozomun bazı genleri alıcı hücreye aktarılır.rekombinasyondan sonra,f alıcı hücre yeni bir fenotip gösterebilir.bu nedenle plazmit entegrasyonu,hücrenin esas genetik elementinin mobilizasyonunu sağlayan bir mekanizmadır.

22 Dolayısıyla,F plazmiti varlığı bir hücrenin özellikleri üzerinde üç farklı değişikliğe neden olmaktadır; 1-F pilus sentezi yapabilmek 2-Başka bir hücreye aktarılmak üzere DNA yı mobilize edebilmek 3-Yüzey reseptörlerinin değiştirilmesi ve hücrenin konjugasyonda artık bir alıcı gibi davranamaması

23 F plazmitinin konak kromozomuna entegrasyonu,is olarak adlandırılan bazı özgül bölgelerde gerçekleşir.bu bölgelerde F plazmit DNA sı ile kromozom DNA sı arasında dizi homolojisi vardır. Birleşme gerçekleştiğinde,plazmit artık kendi replikasyonunu kendi kontrol etmez,fakat tra operonu normal işlevine devam eder ve hücre pilus sentezini yapar

24 Bir alıcı hücre ile temas sağlanması durumunda,konjugasyon tıpkı F+ hücrelerindeki gibi gerçekleşir ve DNA transferi orit bölgesinden başlar.ancak plazmit kromozomun bir parçası olduğundan,plazmit DNA kısımları transfer olduktan sonra,kromozomal genler aktarılmaya başlanır.

25 Entegre olmuş F plazmitleri seyrek de olsa kromozomdan ayrılabilir. Bu sırada kromozom genlerinin serbest kalan F plazmitine katılma olasılığı da vardır.kromozomal genleri taşıyan bu tip F plazmitlerine F plazmitler adı verilir.f plazmitleri normal F plazmitlerden,tanımlanabilir kromozom genlerini taşımaları ile ayırt edilir ve bu genleri yüksek frekansta alıcı hücreye transfer ederler.

26 Hazırlayan Ayşe CEBECİ