L-form bakteriler , L-faz bakterileri , L-faz varyantları veya hücre duvarı eksik bakteriler ( CWDB-“ cell wall-deficient bacteria” ) olarak da bilinir ve farklı bakterilerden türetilen büyüme biçimleridir . Hücre duvarları yoktur . İki tür L-form ayırt edilir: bölünebilen ancak orijinal morfolojiye geri dönebilen sferoplastlar olan kararsız L -formlar ve orijinal bakteriye geri dönemeyen L-formlar olan kararlı L -formlar.
L-form bakterileri ilk olarak 1935’te Emmy Klieneberger-Nobel tarafından izole edildi ve onlara, çalıştığı Londra’daki Lister Enstitüsü’nün adını vererek ” L-formlar ” adını koydu.
İlk başta bu büyüme biçimlerini pleuropnömoni benzeri organizmalarla (PPLO’lar, daha sonra yaygın olarak mikoplazmalar olarak adlandırılan) ilişkili simbiyontlar olarak yorumladı. Mikoplazmalar (şimdi bilimsel sınıflandırmada Mollicutes olarak adlandırılır ), parazitik veya saprofitik bakteri türleri olup, hücre duvarına sahip değildirler (peptidoglikan/murein yoktur).
Morfolojik olarak L-form bakterilere benzerler. Bu nedenle, mikoplazmalar eskiden bazen kararlı L-formlar veya küçük boyutları nedeniyle virüsler olarak kabul ediliyordu, ancak filogenetik analiz onları evrim sürecinde hücre duvarlarını kaybetmiş bakteriler olarak tanımladı. Hem mikoplazmalar hem de L-form bakteriler penisiline karşı dirençlidir .
PPLO’ların (mikoplazmalar/ Mollicutes ) ve L-form bakterilerinin keşfedilmesinden sonra , üreme (çoğalma) şekilleri önemli bir tartışma konusu haline geldi. 1954 yılında, faz kontrast mikroskobu kullanılarak, canlı hücrelerin sürekli gözlemleri, L-form bakterilerinin (önceden L-faz bakterileri olarak da adlandırılan) ve plöropnömoni benzeri organizmaların (PPLO’lar, şimdi mikoplazmalar/ Mollicutes ) ikili bölünme ile değil, tek veya çok kutuplu tomurcuklanma mekanizmasıyla çoğaldığını göstermiştir. Farklı L-form bakteri, PPLO ve kontrol olarak bir Micrococcus türünün (ikili bölünme ile bölünen) büyüyen mikrokültürlerinin mikrofotograf serileri sunulmuştur. Ayrıca, elektron mikroskopi çalışmaları da yapılmıştır.
L-form Bacillus subtilis popülasyonunun farklı boyutlarını gösteren transmisyon elektron mikrografı. Ölçek çubuğu 10 mikrometredir .
Bakteri morfolojisi hücre duvarı tarafından belirlenir . L-formun hücre duvarı olmadığı için morfolojisi, türetildiği bakteri suşunun morfolojisinden farklıdır. Tipik L-form hücreleri küre veya küreseldir . Örneğin, çubuk şeklindeki bakteri Bacillus subtilis’in L-formları, faz kontrast mikroskobu veya transmisyon elektron mikroskobu ile incelendiğinde yuvarlak görünür .
L-formları hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterilerden gelişebilse de , Gram boyama testinde hücre duvarının olmaması nedeniyle her zaman Gram-negatif olarak boyanırlar.
Hücre duvarı , çoğu bakteride ikili bölünme ile gerçekleşen hücre bölünmesi için önemlidir . Bu süreç genellikle bir hücre duvarı ve FtsZ gibi bakteriyel sitoskelet bileşenlerini gerektirir . L-form bakterilerinin ve mikoplazmaların bu yapıların her ikisinin de yokluğunda büyüyüp bölünebilme yeteneği oldukça sıra dışıdır ve yaşamın erken formlarında önemli olan bir hücre bölünmesi biçimini temsil edebilir. Bu bölünme biçimi, hücre yüzeyinden ince çıkıntıların uzamasını ve bu çıkıntıların daha sonra koparak yeni hücreler oluşturmasını içeriyor gibi görünmektedir. L-formlarda hücre duvarının olmaması, bölünmenin düzensiz olmasına ve çok küçükten çok büyüğe kadar çeşitli hücre boyutlarının ortaya çıkmasına neden olur.
Bacillus subtilis’ten elde edilen L-şekilli hücrelerin farklı boyutlarını gösteren faz kontrast görüntüsü. Ölçek çubuğu 5 mikrometredir.
L-formlar, Bacillus subtilis veya Escherichia coli gibi genellikle hücre duvarına sahip birçok bakteri türünden laboratuvarda üretilebilir . Bu, peptidoglikan sentezinin antibiyotiklerle inhibe edilmesi veya hücrelerin hücre duvarlarını sindiren bir enzim olan lizozim ile işlenmesiyle yapılır . L-formlar, bakteriyel sitoplazma ile aynı ozmolariteye sahip bir kültür ortamında ( izotonik bir çözelti ) üretilir ; bu da ozmotik şok nedeniyle hücre lizisini önler . L-form suşları kararsız olabilir ve hücre duvarını yeniden büyüterek bakterinin normal formuna geri dönme eğilimindedir, ancak bu, hücrelerin onları üretmek için kullanılan aynı koşullar altında uzun süreli kültürlenmesiyle önlenebilir – duvarı devre dışı bırakan mutasyonların genetik sürüklenme yoluyla birikmesine izin verilir .
Bazı çalışmalar , bu suşların normal bakterilerden türetilmesi nedeniyle meydana gelen mutasyonları belirlemiştir . Bu tür bir nokta mutasyonu olan D92E, lipit metabolizmasının mevalonat yolunda yer alan bir enzim olan yqiD / ispA’da ( P54383 ) bulunur ve L-form oluşum sıklığını 1000 kat artırmıştır. Bu etkinin nedeni bilinmemektedir, ancak artışın bu enzimin peptidoglikan sentezinde önemli bir lipit üretmedeki rolüyle ilgili olduğu varsayılmaktadır.
İndüksiyonun bir diğer metodolojisi nanoteknoloji ve peyzaj ekolojisine dayanmaktadır . Peptidoglikan sentezini aşırı mekansal kısıtlama ile zorlamak için mikroakışkan cihazlar oluşturulabilir . Bitişik mikro habitat yamalarını birbirine bağlayan daraltılmış (alt mikrometre ölçekli) bir biyolojik koridordan biyolojik dağılımdan sonra, L-form benzeri hücreler, L-formlara benzer şekil değiştiren fenotipleri seçen uyarlanabilir bir peyzajı uygulayan mikroakışkan tabanlı (sentetik) bir ekosistem kullanılarak elde edilebilir
Bazı yayınlar, L-form bakterilerinin insanlarda ve diğer hayvanlarda hastalıklara neden olabileceğini öne sürmüştür , ancak bu organizmaları hastalıkla ilişkilendiren kanıtlar parçalı ve sıklıkla çelişkili olduğundan, bu hipotez tartışmalı kalmaktadır. Bu konudaki iki uç görüş, L-form bakterilerinin ya klinik önemi olmayan laboratuvar merakları ya da önemli ancak takdir edilmeyen hastalık nedenleri olduğu yönündedir. L-form bakterileri üzerine araştırmalar devam etmektedir. Örneğin, Nocardia caviae ile deneysel aşılama sonrasında fare akciğerlerinde L-form organizmaları gözlemlenmiştir ve yakın zamanda yapılan bir çalışma, bu organizmaların kemik iliği nakli geçirmiş immünosupresif hastaları enfekte edebileceğini öne sürmüştür . Hücre duvarı olmayan bakteri suşlarının oluşumunun , bakteriyel antibiyotik direncinin kazanılmasında da önemli olduğu öne sürülmüştür .
L-form bakteriler, yaşamın erken formları üzerine yapılan araştırmalarda ve biyoteknolojide faydalı olabilir . Bu suşlar, rekombinant protein üretimi için konak suşları olarak biyoteknolojide olası kullanımları açısından incelenmektedir . Burada, hücre duvarının yokluğu, aksi takdirde bakterilerin periplazmik boşluğunda birikecek olan büyük miktarda salgılanan proteinin üretilmesine olanak tanır .
L-form bakteriler, kalıcı hücreler olarak görülmekte ve tıbbi açıdan ilgi çekici hale gelen tekrarlayan enfeksiyon kaynağı olmaktadır.
L-form (L harfi, keşfedildikleri Lister Enstitüsü‘nden gelir), normalde hücre duvarı olan bir bakterinin, çevresel stresler veya penisilin gibi hücre duvarı sentezini bozan antibiyotiklere maruz kalması sonucu hücre duvarını kaybetmiş (veya kusurlu hale gelmiş) formudur. Gram pozitiflerden köken alanlara Protoplast, Gram negatiflerden köken alanlara ise Sferoplast denir.
Bakteri, hücre duvarını hedef alan bir antibiyotikle (örn. Beta-laktamlar) karşılaştığında ölmemek için L-formuna dönüşebilir. Duvarı olmadığı için bu antibiyotiklerden etkilenmez (görseldeki 2. madde). Antibiyotik tedavisi kesilip ortamdaki baskı kalktığında, L-form bakteriler tekrar hücre duvarı sentezleyerek orijinal formlarına dönebilir ve enfeksiyonun yeniden alevlenmesine (relaps) neden olurlar.
Bakterilere karakteristik şeklini (basil, kok vs.) veren ve onları sert kılan yapı hücre duvarıdır. Duvar kaybolduğunda L-form bakteriler son derece esnek, şekilsiz (pleomorfik) bir “balon” gibi olurlar. Bu esneklikleri sayesinde sıvıları sterilize etmekte kullanılan standart (0.22 mikron) mikrobiyolojik bakteri filtrelerinden kıvrılarak kolayca geçebilirler.
L-Form vs. Mikoplazma (Mycoplasma) Sorularda bu iki grup çok sık karşılaştırılır çünkü ikisinin de hücre duvarı yoktur, ikisi de beta-laktamlara dirençlidir ve ikisi de “sahanda yumurta” kolonisi yapar.
Mikoplazmaların doğuştan (genetik olarak) hücre duvarı yoktur ve hiçbir zaman üretemezler. Ayrıca hücre zarlarında onları koruyan sterol bulunur. L-formlar ise sonradan duvarını kaybetmiş mutantlardır, şartlar düzelirse tekrar duvar yapabilirler ve zarlarında sterol bulunmaz.