Bakteriler birbirleri ile 'konuşarak' kendi bağışıklık sistemlerini aktifleştirip, harekete geçirebiliyorlar. Bu bulgu, Yeni Zelanda'da bulunan University of Otago'da gerçekleştirilen yeni bir araştırmada elde edildi.

Üniversitenin Mikrobiyoloji ve İmmünoloji Bölümü doçentlerinden Peter Fineran'ın önderliğinde elde edilen bulgular, araştırmanın tüm detayları ile birlikte Molecular Cell'de yayımlandı.

Hali hazırda bakterilerin de, tıpkı ileri hayvan hücrelerinin (ve elbette insan hücrelerinin) virüsler için bir konak hücre olması ve bu vesile ile virüsler tarafından enfekte olması gibi, virüs saldırısına karşı risk altında olduğu ve korunma zorunluluğunun varlığı bilinmektedir.

İnsanlar olarak evrimsel gelişim sürecinde sofistike, çok katmanlı ve çoklu-etkileşime sahip bir bağışıklık sistemi geliştirmiş olmakla birlikte, bize çeşitli hastalıkları bulaştırma potansiyeli olan veya sağlığımızı riske atan virüslerden bu yolla korunmaktayız. Yeni araştırma ise, tek hücreli canlılar olsalar da bakterilerin CRISPR-Cas sistemleri olarak anılan bizimkine benzer bir immüniteye sahip olduğunu ortaya koydu.

Ekibin yürüttüğü araştırmanın deneysel sürecinde, bakteri gruplarının viral tehlikelere karşı nasıl birlikte savunmaya geçtiği incelendi.

İnsanlarda toplum yaşamı ve hastalıkların yayılması üzerinden geliştirilen modeller bakteri toplulukları için de geçerli görünürken -örneğin; toplu taşıma araçlarında veya kalabalık ortamlarda virüslerin yayılma ve hastalığı yayma oranlarının artması gibi- bakteriler için toplu olarak yaşamanın bir de olumlu etkisi olabilmektedir. Bu da topluluk halinde bakterilerin birbirleri ile kaynak ve veri alışverişi (üretilen epitop benzeri proteinler ve savunma öncesi viral moleküllerin hücreler arası tanıtılması ve geçişi) viral yayılıma karşı bir avantaj haline gelebilmektedir.

Bu özellik ise, araştırmacıların bir viral istila sırasında bakteri topluluğundaki birim hücrelerin sayılarını artırarak CRISPR-Cas immün sistemlerinin gücünü artırmayı başardıklarını keşfetmesi ile ortaya çıktı. Kimyasal olarak kurulan bu iletişimin; bakteri popülasyonunun yoğunluğu arttıkça, birim hücreler arasındaki iletişimin hızlandığı ve kolaylaştığı ve de daha gelişmiş bir koordinasyon ile immün defansın kurulduğu bir model olarak ilerlediği görüldü.

Aslında hücre sayısının artırılması ve popülasyon yoğunluğunun artması, viral yayılımı da hızlandıracak bir koşul olsa da bakterilerin bağışıklık sistemlerini de aynı şekilde aktifleştirip güçlendiriyor olması bu yayılımı yine hücre sayısının artırılması yolu ile iletişimi hızlandırarak önlediklerini ortaya koyuyor.

Aynı şekilde bağışıklık hafızasını kurabilen bakteri toplulukları bunu yaparak immünitelerinde 500 kata kadar verim artışı sağlayabiliyor. Buna bakıldığında, CRISPR-Cas sistemlerinin virüslere karşı bağışıklıktaki rolünün önemi ortaya çıkmış oluyor.

Bu sistemler, yalnızca son on yılın araştırma konusu olmakla birlikte, daha önceki viral enfeksiyonların hafızasını virüs DNA'larından küçük kısımların elde bulundurulması yolu ile genetik olarak kurmayı ve bu saklamanın sayesinde de yeni viral saldırılara karşı erken teşhis ve savunma mekanizmalarının harekete geçirmeyi sağlıyor.

CRISPR-Cas sistemlerinin en az anlaşılmış noktalarından birisi; bakterilerin bu sistemlerin aktivitelerini nasıl kontrol edebildikleriydi. Çünkü, çok fazla aktivite oto-immün tepkilerin oluşmasına ve kendi bağışıklık sisteminin canlının kendisine zarar verebilmesine sebep olabilir veya az aktivite ise bir bakteri topluluğunun korunması için hiç de yeterli olmayabilir. Bu noktada araştırmada keşfedilen moleküler iletişim veya 'konuşma' özellikleri ve bakterilerin bu yolla birbirleri ile etkileşimleri bahsi geçen iki uç olumsuzluğun da ortaya çıkışını engellemekte ve geçerli bir savunma kruulmasını sağlamaktadır.

Bu konu üzerindeki gelişmeler CRISPR-Cas immünitesinin koordine bir şekilde moleküler sinyaller yolu ile topluluk içi etkileşim üzerinden kontrolünün, bakteri türleri arasında da yaygın olduğunu ve tek bir organizma gibi bu yolla viral enfeksiyonlara karşı savunma yapabildiklerini, tüm bu mekanizma ve fonksiyonları ortaya çıkarıyor.

---

Makale Referans: Adrian G. Patterson, Simon A. Jackson, Corinda Taylor, Gary B. Evans, George P.C. Salmond, Rita Przybilski, Raymond H.J. Staals, Peter C. Fineran. Quorum Sensing Controls Adaptive Immunity through the Regulation of Multiple CRISPR-Cas Systems. Molecular Cell, 2016; DOI: 10.1016/j.molcel.2016.11.012

---