BAKTERİLERDE GENETİK MADDE AKTARILMASI
Bakterilerde genetik maddenin bir kısmı bakteriden bakteriye aktarılabilmekte ve bunun sonucunda önemli genetik değişmeler olmaktadır Verici hücre ile alıcı hücre arasında gerçekleşen bu aktarılma olayının sonucunda her iki hücrenin genetik maddesi birleşerek melez bakteri oluşur Gerçekleşen bu olaya rekombinasyon oluşan melez bakterilere de rekombinant bakteriadı verilir
Gen transferi sonunda alıcı bakteriler kendi kromozomuna integre olan yabancı DNA sekansında bulunan genin (veya genler) taşıdığı özel karakter yönünden pozitif hale dönüşür
Bakteriler arasında oluşan bu doğal gen transferi yanısıra, biyoteknolojik yöntemlerle de (rekombinant DNA teknolojisi) gen aktarılması başarı ile gerçekleştirilmektedir
Bakteriler arasında doğal gen transferi başlıca 3 mekanizma ile gerçekleşmektedir 1- Transformasyon 2- Konjugasyon 3- Transdüksiyon
TRANSFORMASYON
Bir bakteri kendisine DNA yapısı bakımından çok yakın olan başka bir bakterinin genetik maddesi içeren uygun sıvı besi yerlerinde üretildikten sonra, bu sıvı ortamlardan katı besi yerine ekim yapılırsa, oluşan bazı kolonilerin morfolojik yapısının değişik olduğu ve bunların genetik maddeyi veren ölü bakterinin orjinal kolonilere benzediği görülür Bu olaya transformasyon denir
Örneğin; Pneumococ ların II-S suşu öldürülüp, elde edilen DNA sıvı besiyerlerine aktarıldıktan sonra aynı bakterinin canlı II-R suşu, II-S suşunun DNA sını içeren bu sıvı besiyerlerinde uygun bir süre bekletilerek katı besi yerlerine ekimler yapıldığında oluşan bazı kolonilerin II- S karakterinde olduğu görülür
Bildirilen bu in vitro transformasyon aynı şekilde in vivo da oluşturulabilir Örneğin; farelere önce canlı II-R suşu (kapsülsüz ve avirülent) Bunun arkasından, ısı ile öldürülmüş olan II-S (kapsüllü ve virülent) suşundan fazla miktarda şırınga edilir Ancak deneme sonunda ölen farelerden katı besi yerine yapılan ekimlerde üreyen koloniler arasında bazılarının II-S karakterinde (kapsüllü ve virülent) oldukları görülür
Transformasyonda alıcı (resipient) ve verici (donör) hücrelerin DNA larının homolog olması önemlidir Uygun ortam ve optimal koşullara ihtiyaç duyulur Transforme edilecek DNA segmentlerinin belirli bir molekül ağırlığından aşağı olmaması gerekir Alıcı hücre yüzeyinde özel ve belli alıcı bölgeler (reseptörler) bulunmalıdır
KONJUGASYON
Verici hücre DNA sının ya da bakteri kromozomunun bir parçasının, alıcı hücreye seks pilusları aracılığıyla aktarılması olayıdır Bazı bakteriler kendi kromozomlarının yanı sıra, bakteri içerisinde bulunan ve genetik maddeyi taşıyan ekstrakromozomal genetik elementler bulunmaktadır Bunlar ya bağımsız olarak hücre DNA sı dışında bulunurlar (plazmid) ya da hücre DNA sı ile birleşirler (epizom)
Plazmidler arasında F (fertilite) faktörü, R (dirençlilik) faktörü gibi faktörler yer almaktadır İşte konjugasyon olayında bakteriye vericilik özelliğini, bir plazmid olan bu F faktörü sağlamaktadır ve bu faktöre seks faktörü de denilmektedir Seks faktörü içeren bakterilere F+ hücre (erkek hücre), içermeyen bakterilere ise F- hücre (dişi hücre ) adı verilir
F faktöründe bulunan genler, bilinen bakteri pilusları dışında, seks piluslarının oluşmasını sağlar ve bu pilus yanlızca F+ bakterilerde bulunur Bazı durumlarda F faktörü bakteri kromozomunun uygun bir yerine yapışarak bakteri DNA sı ile bütünleşmektedir (bir fajın bakteri hücresine profaj durumuna geçmesi gibi) Böyle hücrelere Hfr (high frequency recombination) hücreler denir
Bu hücrelerde seks pilusu bulunur ve bunlar bakteriden ayrılırken bakterinin kendi kromozom parçacıklarını alarak başka bir bakteriye aktarırlar Sonuçta yine rekombinant bakteriler oluşur Hfr hücrelerinin genetik maddeyi aktarma oranı daha yüksektir
Bu bilgiler ışığında konjugasyon olayını şu şekilde özetleyebiliriz; F faktörü içeren bakterilerin bunu içermeyen bakterilerle yan yana gelerek, bu faktörün ya da bakterinin kendi kromozomundan bir parçanın seks pilusu aracılığıyla aktarılması olayıdır
Konjugasyon olayı E.coli lerde ve özellikle bunların K12 suşlarında, ayrıca Salmonella, Shigella, Pseudomonas gibi bakterilerde saptanmıştır
TRANSDÜKSİYON
Genetik materyalin verici bir bakteriden alıcı bir bakteriye fajlar aracılığıyla nakledilmesine transdüksiyon denir Transdüksiyon suretiyle gen aktarılması olayına Gram negatif (Salmonella, E.coli, Shigella, Proteus, Vibrio, P.aeruginosa vs.) ve Gram pozitif mikroorganizmalarda (Stafilokoklar vebacillus spp.) rastlanmıştır
Bazı fajların genomu, konakçı hücresine girdikten sonra orada replike olur ve bakteriyi parçalar (virülent veya vejetatif fajlar) Bir kısmı ise, infekte ettiği hücreyi lize etmeye bilir (temperate fajlar) Böyle fajlardan bazıları sitoplazmada kalır ve bazıları da konakçı DNA sı ile birleşebilir Böylece onun bir devamı haline gelebilir (profaj)
İçerisinde profaj halinde bakteriyofaj bulundurun lizofenik hücreler, ultraviolet ışınlarına maruz bırakılırsa, profaj aktive olur ve konakçısını lize edebilir Profajlar yerleştikleri konakçı DNA sından bir veya birkaç gen içeren bir segment parçasını alabilir ve bunu adsorbe olduğu başka alıcı hücreye aktarabilir
Bakteriyofajın bakterideki durumuna bağlı olarak transdüksiyon 3 şekilde gerçekleşebilir 1- Lokalize Transdüksiyon 2- Generalize Transdüksiyon 3- Abortif Transdüksiyon
1- Lokalize (Özel) Transdüksiyon Bakteriyofajın girdiği bakteri kromozomunun hep aynı noktasına yapışarak bütünleşmesi söz konusudur Bu nedenle bakteriden ayrılırken de hep aynı DNA parçacığını aktarır
2- Generelize Transdüksiyon Fajlar bakteri kromozomuyla bütünleşmezler Ancak olgun bakteriyofaj oluşurken aynı anda eşletilmekte olan bakteri kromozomunun herhangi bir parçası koparak boş faj kapsidinin içene girebilir Bu durumda dışında faj kapsiti, içinde de faj DNA sı yerine bakteri DNA parçacığı bulunan yanlış bir faj oluşabilir
Bakteri içinde aynı anda gerçek fajlarda bulunduğu için bunların hücreyi eritmesiyle açığa çıkan yanlış faj başka bir bakteriye yapışır ve kapsid içindeki genetik maddeyi aktarır Bütünleşmesi söz konusu olmadığı için de aktarılan genler belirli değildir Tüm genlerin aktarılması şansına sahiptir
3- Abortif Transdüksiyon Fajlar tarafından konakçısından alınan ve bazı karakterleri taşıyan DNA segmenti, faj başka bir hücreyi infekte ettiğinde, bu hücreye aktarılır Ancak bu DNA parçası hücre içinde kalır, bakteri DNA sı ile birleşmez
Bağımsız olarak hücre içinde bulunmasına karşın, hücre DNA sı ile eş zamanda replike olma kabiliyetine de sahip değildir Ancak taşıdığı karakterler yönünden hücreyi pozitif hale getirebilir Bakerinin her bölünmesinde, bu ekzogenot bir kardeş hücrede kalır ve onu pozitif hale sokar Böylece DNA segmenti replike olmadan, bakterinin her bölünmesinde bir hücre kalmış olur