Bakteriyosin, bakterilerin kendi türlerine veya yakın akraba bakterilere karşı ürettiği protein yapısında antibakteriyel toksinlerdir.
Temel Özellikleri; Protein yapılıdır (enzimatik olarak parçalanabilir), Dar spektrumlu (genelde aynı tür bakterilere etkili) dur. Amaç rekabeti ortadan kaldırmak (mikrobiyal savaş) dır.
En önemli örnek; Colicin (Kolizin)dir. Colizini üreten bakteri Escherichia coli olup, bu sayede E.Coli, Hücre membranında por açar ve DNA/RNA sentezini inhibe eder.
Etki Mekanizmaları
Bakteriyosinler farklı yollarla öldürür. Hücre membranında por oluşturma, DNA / RNA yıkımı, Protein sentezi inhibisyonu ve Hücre duvarı sentezi bozulması sureti ile etki eder.
Bakteriyosin ve Antibiyotik
| Özellik | Bakteriyosin | Antibiyotik |
|---|---|---|
| Kaynak | Bakteri | Bakteri/fungus |
| Yapı | Protein | Çeşitli (protein değil çoğu) |
| Spektrum | Dar | Geniş |
| Hedef | Aynı/benzer tür | Farklı türler |
Bakteriyosin “bakterinin kendi rakibini öldürme silahı” dır. En klasik soru Colicin – E. coli ilişkisidir.
Bakteriyosin genleri genellikle plazmid üzerinde bulunur. Üreten bakteri kendi bakteriyosinine karşı immündür (immunity protein).
I-Gram-negatif bakterilerden
1-Mikrosinler
2-Kolisin ve Kolisin benzeri bakteriyosinler; Kolisinler, gram-negatif E. coli’de bulunan bakteriyosinlerdir . Benzer bakteriyosinler (kolisin benzeri bakteriyosinler veya CLB’ler) diğer gram-negatif bakterilerde de bulunur. CLB’ler tipik olarak aynı türü hedef alır ve türe özgü isimlere sahiptir. Klebsiella’dan klebisinler ve Yersinia pestis’ten pestisinler. Pseudomonas cinsi, piyosin adı verilen bakteriyosinler üretir . S tipi piyosinler CLB’lere aittir, ancak R ve F tipi piyosinler tailosinlere aittir.
3-Tailocins; En iyi incelenenler Pseudomonas aeruginosa’nın kuyrukosinleridir . Bunlar ayrıca R tipi ve F tipi piyosinlere ayrılabilir. Piyosinleri tanımlamak ve yakından ilişkili Pseudomonas bakterilerinin “hücreden hücreye” rekabetinde nasıl yer aldıklarını göstermek için bazı araştırmalar yapılmıştır. İki tip kuyruk sineği yapısal olarak farklılık gösterir; her ikisi de bir kılıf ve bir taban plakasına bağlı uzun, sarmal altıgen bir yapı oluşturan içi boş bir tüpten oluşur . Virüs partikülünün hedef hücreye bağlanmasını sağlayan çok sayıda kuyruk lifi vardır. Bununla birlikte, R-piyosinler büyük, sert, kasılabilen kuyruk benzeri bir yapı iken, F-piyosinler küçük, esnek, kasılmayan kuyruk benzeri bir yapıdır. Tailosinler, bakteri genomundaki profaj dizileri tarafından kodlanır ve üretim, üreticinin ortamında akraba bakteriler tespit edildiğinde gerçekleşir. Parçacıklar hücrelerin merkezinde sentezlenir ve olgunlaştıktan sonra tubulin yapısı yoluyla hücre kutbuna göç ederler. Tailosinler daha sonra hücre lizisi ile birlikte ortama atılır . Hücrenin çok yüksek turgor basıncı sayesinde birkaç on mikrometreye kadar fırlatılabilirler . Salınan tailosinler daha sonra akraba bakterileri tanıyacak ve onları öldürmek için onlara bağlanacaktır.
II-Gram pozitif bakterilerden
1-Sınıf I bakteriyosinler
Birinci sınıf bakteriyosinler, küçük peptit inhibitörleridir ve nisin ile diğer lantibiyotikleri içerir .
2-Sınıf II bakteriyosinler
Sınıf II bakteriyosinler küçük (<10 kDa) ısıya dayanıklı proteinlerdir. Bu sınıf beş alt sınıfa ayrılır. Sınıf IIa bakteriyosinler (pediosin benzeri bakteriyosinler) en büyük alt gruptur ve bu grup genelinde N-terminal konsensüs dizisi -Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys içerir. C -terminal , hedef hücre duvarını geçirgenleştirerek hücre sızıntısına neden olan türe özgü aktiviteden sorumludur.
a-Sınıf IIa bakteriyosinler, güçlü Listeria karşıtı aktiviteleri ve geniş aktivite yelpazeleri nedeniyle gıda muhafazasının yanı sıra tıbbi uygulamalarda da büyük bir kullanım potansiyeline sahiptir. Sınıf IIa bakteriyosinlere bir örnek pediocin PA-1‘dir .
b-Sınıf IIb bakteriyosinler (iki peptitli bakteriyosinler) aktivite için iki farklı peptit gerektirir . Bunun bir örneği , hücre zarlarını tek değerlikli sodyum ve potasyum katyonları için geçirgen hale getiren, ancak iki değerlikli katyonlar için geçirgen hale getirmeyen laktokoksin G‘dir . Bu bakteriyosinlerin neredeyse tamamında GxxxG motifleri bulunur. Bu motif, helis-heliks etkileşimlerinde yer aldıkları transmembran proteinlerde de bulunur . Buna göre, bakteriyosin GxxxG motifleri, bakteri hücrelerinin zarlarındaki motiflerle etkileşime girerek hücreleri öldürebilir.
c-IIc sınıfı , N-terminal ve C-terminal bölgelerinin kovalent bağlarla birbirine bağlı olduğu siklik peptitleri kapsar . Enterosin AS-48 bu grubun prototipidir.
d-Sınıf IId bakteriyosinler, translasyon sonrası modifiye edilmeyen ve pediosin benzeri imza göstermeyen tek peptitli bakteriyosinlerdir. Bu grubun en iyi örneği, oldukça kararlı aureosin A53‘tür . Bu bakteriyosin, yüksek asidik koşullar altında, yüksek sıcaklıklarda stabildir ve proteazlardan etkilenmez .
e-Sınıf IIe , en son önerilen alt sınıftır ve üç veya dört pediosin benzeri olmayan peptitten oluşan bakteriyosinleri kapsar. En iyi örnek, Listeria monocytogenes’e karşı oldukça aktif olan ve potansiyel biyoteknolojik uygulamalara sahip dört peptitli bir bakteriyosin olan aureocin A70‘tir . Son çalışmalar, bu bakteriyosinlerin bakteri aleminde yaygın olduğunu ve Actinomycetota filumunda bulunduğunu belirlemiştir .
Sınıf III bakteriyosinler
Sınıf III bakteriyosinler, büyük, ısıya duyarlı (>10 kDa) protein bakteriyosinlerdir. Bu sınıf iki alt sınıfa ayrılır: alt sınıf IIIa ( bakteriyolizinler ) ve alt sınıf IIIb.
Alt sınıf IIIa , hücre duvarı bozulması yoluyla bakteri hücrelerini öldüren ve böylece hücre lizisine neden olan peptitleri içerir . En iyi incelenen bakteriyolizin, esas olarak S. aureus olmak üzere çeşitli Staphylococcus türlerinin hücre duvarlarını hidrolize eden 27 kDa’lık bir peptit olan lizostafindir .
Buna karşılık, alt sınıf IIIb, hücre lizisine neden olmayan, hedef hücreleri plazma membran potansiyelini bozarak öldüren peptitleri içerir.
Sınıf IV bakteriyosinler
Sınıf IV bakteriyosinler, lipit veya karbonhidrat kısımları içeren kompleks bakteriyosinler olarak tanımlanır . Deneysel verilerle doğrulama, iki bağımsız grup tarafından sublancin ve glikosin F’nin (GccF) karakterizasyonu ile sağlanmıştır.