“Bakteriler, Değişen Ortam Koşullarına Adapte Oluyor”

Veba bakterisi Yersinia pestis’ten diyare patojeni Salmonella’ya kadar en iyi bilinen insan patojenlerinden bazıları, hastalığa neden olan proteinleri konakçılarının hücrelerine enjekte etmek için küçük bir hipodermik iğne kullanır ve böylece onları manipüle eder. Bu iğne, tip III sekresyon sisteminin (T3SS) bir parçasıdır ve bu olmadan bu patojenlerin çoğu vücutta çoğalamaz.

Kısa süre önce, T3SS’nin büyük bölümlerinin sistemin ana parçasına sıkı bir şekilde bağlı olmadığı, ancak işlev sırasında sürekli olarak değiş tokuş edildiği keşfedildi. Bununla birlikte, bu fenomenin önemi belirsizliğini korudu. Max Planck Karasal Mikrobiyoloji Enstitüsü’ndeki Andreas Diepold’un laboratuvarındaki araştırmacılar, bu dinamik davranışın, enjeksiyon aparatının yapısı ve işlevinin dış koşullara bağlı olarak bakterilerin hızlı bir şekilde adapte olmasına izin verdiğini keşfettiler.

Sindirim sistemi: Bakteriler için büyük bir değişiklik

İnsan sindirimi, ağızda ve yemek borusunda nötrden hafif alkali bir ortamla başlar; mide asitlerinin eklenmesi midede aniden kuvvetli asidik hale dönüşür bu da birçok patojenin hayatta kalamadığı bir ortamdır. Çalışmada araştırılan patojenik bakteri olan Yersinia enterocolitica’nın asıl hedefi bağırsaktır. Burada pH nötr koşullar geri yüklenir.

Peki bakteri değişen koşullara bu kadar çabuk adapte olmayı nasıl başarıyor ve bu nasıl kontrol ediliyor? Doktora Araştırmanın ilk yazarı olan öğrenci Stephan Wimmi, bakterinin zarındaki bir proteinin pH değeri için bir sensör görevi gördüğünü gösterdi. Ulrike Endesfelder’in Max Planck Enstitüsü’ndeki laboratuvarı ile yaptığı işbirliğinde, bu proteinin düşük (=asidik) pH’ta daha hareketli hale geldiğini ve böylece sinyali bakteri içindeki T3SS bileşenlerine ilettiğini buldu.

Esneklik, düzensiz çalışmayı önlüyor.

Mide gibi asidik bir ortamda, hareketli bileşenler aparatın geri kalanına (iğnenin kendisi de dahil olmak üzere) bağlanmaz, böylece enjeksiyon sistemi inaktif kalır. Bakteriler pH nötr bir ortama girer girmez -bağırsakta olduğu gibi- dinamik proteinler yeniden bir araya gelir. Böylece t3ss bu bölgelerde hızlı bir şekilde aktif hale gelebilir.

Araştırmacılar, yeni keşfedilen etkinin, bakterinin, yanlış ortamda salgı sisteminin enerji tüketen ‘düzensiz çalışmayı’ engellemesine izin verebileceğini ve bu da konağın bağışıklık tepkisini harekete geçirebileceğini düşünüyor. Öte yandan yapının hareketliliği ve dinamikleri, sistemin hızlı bir şekilde yeniden monte edilmesini ve uygun koşullar altında devreye alınmasını sağlar.

Protein hareketliliği ve değişimi, yaşamın tüm alanlarında komplekslerde ve nanomakinelerde giderek daha fazla keşfedilmektedir; ancak bu dinamiklerin faydası çoğunlukla anlaşılmamıştır. Marburg’dan elde edilen yeni sonuçlar, protein değişiminin dış koşullara esnek bir şekilde yanıt vermeye nasıl izin verdiğini gösteriyor -sadece bakteriler için değil- bu da muazzam bir avantaj oluşturuyor.