Kolera bakterisinin evrimsel cephanesi

ibrio cholerae, yani kolera hastalığına sebep olan küçük, (mikroskop altında) virgül şekilli görünen mikroorganizma hakkında bildiklerimiz her geçen gün artıyor. Kolera oldukça eski ve bir o kadar da dirençli bir hastalık. Kolera hastalığına benzer hastalık tasvirlerine, MÖ 5. yüzyılda yazılmış, Sanskritçe metinlerde rastlanıldı.1 Dünya Sağlık Örgütü (WHO) verilerine göre 2014 yılında 42 ülkeden 190 bin 549 kolera vakası bildirilmiş2. Bu vakaların yüzde 55’i Afrika, yüzde 15’i Amerika, kalan yüzdelik kısmıysa ağırlıklı olarak Asya’dan rapor edilmiş. Verilere göre dünya çapında üç ila beş milyon insan koleradan etkileniyor. Ancak yine Dünya Sağlık Örgütü bu sayının gerçekte görülen vakaların çok altında olduğunu ifade ediyor. Bundan yaklaşık iki yıl kadar önce koleraya sebep olan bakteri Vibrio cholerae’nın evriminde ve dirençliliğinde önemli bir rol oynayan mekanizma açığa çıkarılmıştı3. Kolera bakterisi doğal yaşamını sularda geçirir. Bu yaşamı süresinde küçük ve plankton benzeri deniz kabuklularının kitin içeren bir tür polisakkaritten (şekerden) oluşan kabuklarına tutunarak, bu şekerle beslenir. Kitinin bulunduğu ortamlarda deniz kabuklularının otostopçusu olan bu bakteri saldırgan bir safhaya girer ve kendi türünden olan ve olmayan komşu bakterilere saldırmaya başlar. İşte bu saldırı sırasında türdeşi olan ve olmayan bakterilere saldırırken, başka bakterilerde de olduğu gösterilen bir tür salgı sistemini silah olarak kullanır. Buna Tip VI Salgı Sistemi (T6SS) deniliyor. Kolera bakterisinin kullandığı bu moleküler silah, yayla doldurulan bir mızrak, zıpkın ve şırınga karışımı bir yapıdadır ve bakteri bu mızrağı sürekli olarak atar. Mızrak komşu bakterilerde bir delik açar ve komşu bakterinin genetik materyali (DNA) dışarı çıkar. Saldırgan kolera bakterisi pek çok geni de içeren bu DNA parçalarını içine alır ve kendi genlerine katar. Yatay gen transferi bu yolla gerçekleşir. Kolera bakterisi pek çok farklı geni bu yolla bünyesine katarak evrimleşir. Bu mekanizmaya dair bildiklerimiz, Cell dergisinin internet baskısında yayınlanan, henüz kabul edilmiş makale ile genişledi.4 Basel Üniversitesinden Prof. Marek Basler ve Andrea Vettiger, bu mekanizma işlerken, mızrak ucuyla yaralanan kardeş bakteri hücrelerinde, bir geri dönüşüm mekanizmasının kullanıldığını gösterdi. Buna göre mızrak ucu ile yaralanan hücreler kendilerine mızrak olarak yollanan T6SS sistemini parçalarına ayırır ve buna ait bazı proteinleri yeniden kullanarak kendi T6SS sistemlerini oluşturabilir. Böylece birbirlerine akraba bakteriler, savunma sistemlerini genişleterek birbirlerine yardımcı olabildi. Dahası, iki farklı kolera bakterisi türünün laboratuvar koşullarında iş birliği yaparak üçüncü bir rakibi öldürdükleri de gösterildi bu araştırma ile.
Bu iki araştırma kolera bakterisinin farklı yüzlerini ve evrimindeki cephaneliğini göstermesi bakımından oldukça önemli. Vibrio cholerae’nın farklı farklı yüzleri var: Deniz kabuklularının otostopçusu, kitinli ortamların saldırganı, kendi türünün yamyamı, T6SS sisteminin geri dönüşümcüsü. Bütün bu yüzler bu bakterinin evriminde önemli roller oynuyor. Bu mekanizmaların anlaşılması, bu bakterinin neden olduğu kolera salgınlarına karşı savaşımızda bizim cephaneliğimize katkı sunuyor.

1 Harris et al., Cholera,(2012) The Lancet, 379 (9835): 2466-2476,DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(12)60436-X
2 http://www.who.int/gho/epidemic_diseases/cholera/cases_text/en/
3S. Borgeaud, L. C. Metzger, T. Scrignari, M. Blokesch. The type VI secretion system of Vibrio cholerae fosters horizontal gene transfer. Science, 2015; 347 (6217): 63 DOI: 10.1126/science.1260064
4Andrea Vettiger and Marek Basler. Type VI secretion system substrates are transferred and reused among sister cells. Cell, 2016 DOI: 10.1016/j.cell.2016.08.023