Lund Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, yüzlerce farklı toksini etkisiz hale getirebildiği görülen ve bakterileri virüs saldırılarına karşı koruyabilecek bir anti toksin mekanizması keşfetmişler. Mekanizmaya, Yunan mitolojisinde her hastalığı iyileştirdiğine inanılan tanrıça Panacea’nın adı verilmiş. Araştırmacılara göre bakteriyel toksin ve anti toksin mekanizmalarının anlaşılması, gelecekte faj terapisine ve antibiyotik direncine yönelik yürütülecek tedavilerin başarısında büyük önem taşıyor. Çalışma üç gün önce PNAS bülteninde yayımlandı.
Pek çok bakterinin genomunda yer alan bir tür açma kapama anahtarı olan toksin-anti toksin sistemlerinin, bakterileri bakteriyofaj (bakterilere bulaşan virüs) saldırılarına karşı koruduğu görülüyor. Toksinlerin faaliyete geçirilmesi, bakteri popülasyonlarının bir çeşit kapanmaya gitmesini sağlıyor. Büyümeyi sınırlayan bu kapanma, virüsün yayılışını da kısıtlıyor. Hal böyle olunca, söz konusu sistemlerin çeşitliliğini, mekanizmalarını ve evrimini anlamak, antibiyotik direncine dayalı enfeksiyonların tedavisinde fay terapisinin nihai başarısı bakımından çok büyük önem arz ediyor. Toksin-anti toksin çiftleri, iki komşu genden oluşuyor. Bu genlerden biri bakterilerin büyümesini önemli ölçüde kısıtlayan bir toksini kodlarken, diğeri de bu toksik etkiye karşı koyan bir anti toksini kodluyor. Bu durum, bir zehir şişesinin yanında bir panzehir şişesinin bulunmasına benziyor. Lund Üniversitesinde çalışan araştırmacı ve grup lideri Gemma Atkinson, daha önce toksin-anti toksin çiftlerinin evrimleşerek yeni toksin veya anti toksinler ile bağlantı kurduğu gözlenmişse de, Panacea’da görülen etkisizleştirme kabiliyetinin büyüklüğünün eşine rastlanmamış türden olduğunu söylüyor.
Doktora öğrencisi ve çalışmanın ortak birinci yazarı Chayan Kumar Saha, bakteri genomlarında bitişik halde bulunan gen türlerini analiz etmek üzere bir bilgisayar programı yazmış. Araştırma takımı, sonrasında bu aracı kullanarak daha önce üzerinde çalıştıkları çok güçlü toksinlerden bazılarının yanındaki yeni anti toksin genlerini tahmin etmiş. “Belli bir anti toksin protein katlantısının, çok sayıda farklı toksin türüyle birlikte toksin-anti toksin benzeri dizilimlerde bulunabildiğini keşfedince ağzımız açık kaldı. Bu toksinlerin çoğu daha önce bilinmiyordu.”
Lund Üniversitesinde çalışan diğer birinci yazar Tatsuaki Kurata, söz konusu sistemlerden bazılarının komşu anti toksin genleriyle etkisiz hale getirilen özgün toksinler olduğunu deneysel şekilde de doğrulamış.
Çalışma, toksin-anti toksin sistemlerinin çeşitliliğine yönelik bugüne kadar bildiklerimizin, muhtemelen buzdağının sadece görünen yüzü olduğunu gösteriyor. Üstelik şimdiye kadar tespit edilmemiş çok sayıda benzer sistem de olabilir. Yeni toksin-anti toksin sistemlerinin keşfi, bakteri biyokimyasının tuhaf ve harika dünyasını anlamak açısından olduğu kadar, antibiyotiğe dirençli enfeksiyonlara dönük faj terapisi bakımından da önem taşıyor. Bakteriler antibiyotiklere karşı gitgide daha dirençli hale geldikçe, enfeksiyonları ortadan kaldırmak için başka yaklaşımlara ihtiyaç duyuluyor.
Faj terapisinin temel ilkesi, enfeksiyona sebep olan bakterileri öldürmek için hastalara bakteriyofaj (bakterilere bulaşan virüsler) kokteyli ile tedavi uygulamak. Fakat bakteriler, kendilerini fajlardan korumak üzere çeşitli savunma mekanizmaları taşıyor ve bunların arasında toksin-anti toksin sistemleri de bulunuyor.
“Dolayısıyla patojenlerin toksin-anti toksin sistemlerini belirlemek, gelecekte bu savunma şekline karşı koyabilecek faj terapileri tasarlamamıza yardımcı olabilir.”
Yazar: Agata Garpenlind/Lund Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
