Bakteriyofajlar (bakterileri enfekte eden virüsler) ile bakteriler arasındaki sürekli mücadele, mikrobiyal toplulukların evrimini şekillendiren temel süreçlerden biridir. Bakteriler, bu virüslerin saldırılarına karşı koyabilmek için R-M (restriksiyon-modifikasyon; yabancı DNA’yı kesen sistem) ve CRISPR-Cas gibi çeşitli savunma düzenekleri geliştirmişlerdir. Bu sistemlerin bir kısmının mobil genetik elementler aracılığıyla aktarıldığı bilinse de kromozom üzerinde bulunan ve savunma adaları olarak adlandırılan yapıların nasıl hareket ettiği ve popülasyon içinde nasıl yayıldığı tam olarak aydınlatılamamıştır. Mevcut literatürde, kromozomal yerleşimli bu sistemlerin mobilizasyonu konusundaki bilgi eksikliği dikkat çekmektedir.
Kuang ve çalışma arkadaşları tarafından yürütülen bu araştırmada, kromozomal savunma sistemlerinin mobilizasyonunda lateral transdüksiyon (LT; bir pro-fajın entegre haldeyken DNA paketlemeye başlamasıyla komşu kromozomal bölgeleri taşıması) mekanizmasının rolü incelenmiştir. Araştırma ekibi, LT ve lateral kotransdüksiyonun (LcT; faj uydularının benzer şekilde komşu DNA’yı taşıması) kromozomal savunma adalarının bakteriler arası yatay gen transferini sağladığı hipotezini test etmeyi hedeflemiştir. Bu çalışma ile klasik mobil genetik elementlerin dışında kalan savunma sistemlerinin evrimsel süreçte nasıl yer değiştirdiği sorusuna yanıt verilmesi amaçlanmıştır.
Çalışmada, Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakteri modelleri üzerinde yürütülen deneysel ve biyoinformatik yaklaşımlar kullanılmıştır. Deneysel süreçte, belirli savunma genlerinin yakınına yerleştirilen direnç markörleri (izlenebilir genetik işaretçiler) kullanılarak, fajlar ve PICI (fajla indüklenebilir kromozomal adalar) aracılığıyla gerçekleşen gen transferinin verimliliği ölçülmüştür. Bu yöntemin ayırt edici yönü, hem gram-pozitif hem de gram-negatif bakterilerde LT mekanizmasının savunma sistemlerini mobilize etme kapasitesinin doğrudan kanıtlanmasına olanak sağlamasıdır; ayrıca binlerce tam bakteri genomu analiz edilerek, savunma sistemlerinin faj entegrasyon sahalarına olan konumsal yakınlığı istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
Araştırma sonucunda, lateral transdüksiyonun fonksiyonel savunma sistemlerini doğal ortamlarda yüksek verimlilikle mobilize ettiği ve yeni konakçı hücrelere faj direnci kazandırdığı saptanmıştır. Savunma adalarının stratejik olarak faj bağlanma bölgelerinin yakınında konumlandığı ve bu sayede LT mekanizmasını kendi hareketlilikleri için araçsallaştırdıkları gösterilmiştir. Bu bulgular, LT’nin bakteriyel evrimi, popülasyon genomiğini ve patojen klonların gelişimini şekillendiren kritik bir mekanizma olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen verilerin, bakteriler ve virüsler arasındaki silahlanma yarışının anlaşılmasına ve gelecekteki mikrobiyal adaptasyon çalışmalarına yeni bir perspektif sunacağı öngörülmektedir.
Yazar & Görsel Tasarım : Asmin Petekbaşı
Editör: Damla Özdemir
Referans: Kuang, X., Gorzynski, J., Touchon, M., Shkoporov, A., Rocha, E. P. C., Fitzgerald, J. R., Chen, J., Rostøl, J. T., & Penadés, J. R. (2026). Bacteriophages mobilize bacterial defense systems via lateral transduction. Science Advances, 12(4), eadx5749. https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5749
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
