Direnç Genleri ve Yatay Gen Aktarımı
Birçok antibiyotik direnci özelliği sadece dikey olarak kalıtılmaz, aynı zamanda türler arasında bile bakteriler arasında hareket eden mobil DNA parçaları üzerinde taşınır. Konjugasyon, transformasyon ve transdüksiyon yoluyla gerçekleşen yatay gen aktarımı; plazmidler, transpozonlar ve integronlar gibi mobil genetik elementlerle birleşerek direnç genlerinin mikrobiyal popülasyonlarda hızla yayılmasını sağlamaktadır.
Tanım
Yatay gen aktarımı, genetik materyalin dikey kalıtım dışında bakteriler arasında hareketidir; direnç bağlamında ise mobil genetik elementler üzerinde taşınan direnç genlerinin konjugasyon, transformasyon veya transdüksiyon yoluyla yayılmasını ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, mobil yük olarak dolaşan direnç genlerini ve bunları hareket ettiren genetik taşıyıcıları ve süreçleri kapsamaktadır: plazmidler, transpozonlar, insersiyon dizileri, integronlar ve gen kasetleri ile üç klasik yatay aktarım yolu. Kromozomal ve mutasyonel direnci ele alan genetik temel konusunu tamamlamaktadır. Yaklaşım klinik olmaktan ziyade mikrobiyolojik ve genetiktir.
Temel sorular
- Direnç genleri aynı veya farklı türdeki bakteriler arasında nasıl hareket etmektedir?
- Plazmidler, transpozonlar ve integronlar direnci yakalama ve yaymada hangi rolleri oynamaktadır?
- Konjugasyon, transformasyon ve transdüksiyon aktarım yolları olarak nasıl farklılık göstermektedir?
- Hareketlilik, direncin yayılımını sadece mutasyona kıyasla neden hızlandırmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Konjugasyon
- Transformasyon
- Transdüksiyon
- Plazmidler
- Transpozonlar ve insersiyon dizileri
- İntegronlar ve gen kasetleri
- Mobil genetik elementler
- Çoklu ilaç direnci bölgeleri
Mekanizmalar
Direnç genleri üç klasik aktarım yoluyla yayılmaktadır. Konjugasyonda, DNA — genellikle kendi kendine aktarılabilen bir plazmid — doğrudan hücreden hücreye temas yoluyla bir vericiden alıcıya geçmektedir; transformasyonda, bir hücre çevresinden serbest DNA'yı almaktadır; transdüksiyonda ise bir bakteriyofaj, bakteriyel DNA'yı bir konakçıdan diğerine taşımaktadır. Mobil genetik elementler, direnç genlerini aktarım için paketlemekte ve yoğunlaştırmaktadır: plazmidler çoğalan taşıyıcılar olarak hizmet etmekte, transpozonlar ve insersiyon dizileri genleri replikonlar içinde ve arasında yeniden konumlandırmakta, integronlar ise mobil gen kasetlerini yakalayarak ortak bir promotör altında sıralamaktadır. Bu elementler genellikle birden fazla direnç genini kompakt çoklu ilaç direnci bölgelerinde bir araya getirmekte, böylece tek bir aktarım olayı aynı anda birkaç ilaç sınıfına direnç kazandırabilmektedir (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011).
Klinik önem
Yatay aktarım, direncin daha önce duyarlı bir organizmada neden aniden ortaya çıkabildiğini ve çoklu ilaca dirençli bakterilerin salgınlarının neden aynı direnç elementlerini paylaşabildiğini açıklamaktadır; bu, direnç yayılımını ve sürveyansı anlamak için referans bir bilgidir. Bu giriş, gen aktarımının biyolojisini tanımlamakta olup, tedavi veya enfeksiyon kontrolü reçeteleri için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Mobil direnç elementleri çevresel, komensal ve patojenik bakteriler arasında geniş çapta dolaşmakta olup, aynı veya yakın akraba plazmidler ve integron kaynaklı kasetler kıtalar arasında tekrar etmektedir. Eski bir direnç genleri rezervuarı üzerinde etkili olan bu hareketlilik, belirleyicilerin bağımsız mutasyonun öngöreceğinden çok daha hızlı yayılmasını sağlamaktadır (Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018).
Kanıt ve kılavuzlar
Mobil elementler ve aktarım yollarına ilişkin bu açıklama, direnç genetiği üzerine yaygın olarak alıntılanan derlemeleri (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016) takip etmektedir. Bu giriş eğitim amaçlı olup, klinik veya enfeksiyon kontrolü kılavuzları sunmamaktadır.
Tarihçe
Direncin aktarılabilirliği, yirminci yüzyılın ortalarında, direncin enterik bakteriler arasında aktarılabilir plazmidler (o zamanlar R faktörleri olarak adlandırılıyordu) aracılığıyla geçtiğinin gözlemlenmesiyle fark edilmiştir. Sonraki on yıllar, transpozonları, insersiyon dizilerini ve integronları direnç genlerini yakalayan ve yeniden düzenleyen modüler mekanizmalar olarak karakterize etmiş, yatay aktarımı çoklu ilaç direncinin evriminde merkezi bir güç olarak kabul ettirmiştir (Partridge, 2011; Davies & Davies, 2010).
Öne çıkan isimler
- Sally R. Partridge
- Julian Davies
- Cesar A. Arias
İlgili konular
Temel eserler
- partridge-2018
- partridge-2011
- davies-davies-2010
Sıkça sorulan sorular
- Bakteriler direnç genlerini yatay olarak hangi üç yolla aktarmaktadır?
- Konjugasyon (hücre teması yoluyla doğrudan aktarım, genellikle bir plazmidin), transformasyon (çevreden serbest DNA alımı) ve transdüksiyon (bir bakteriyofaj tarafından aktarım).
- İntegronlar ve plazmidler direnç için neden önemlidir?
- Birden fazla direnç genini bir arada yakalayıp taşımaktadırlar, böylece tek bir aktarım olayı, direnci aynı anda birkaç antibiyotik sınıfına taşıyarak çoklu ilaç direncinin yayılmasını hızlandırabilmektedir.