Bakteriyofaj Phi29 Nedir?

Yazan ve doğrulayan biyolog María Muñoz Navarro

Son Güncelleme: 21 Aralık, 2022

Bakterilere bulaşan virüslere bakteriyofaj adı verilir. Margarita Salas isimli bilim insanı da bakteriyofaj phi29 üzerine çalışıyordu. Salas, DNA amplifikasyonunu yüksek hızda katalize edebilen bir enzim keşfetti.

İspanyol biyokimyacı Margarita Salas, 2019 senesinde Avrupa Mucit Ödülü’nü kazandı. Bilimsel kariyerinin büyük bir kısmını phi29 adı verilen bakteriyofaj üzerine çalışmaya adadı. Bugün bu virüsün, biyoteknolojik uygulamalarda oldukça önemli bir yeri bulunuyor.

Bu virüsün ne olduğunu daha iyi anlayabilmeniz adına, ilk önce bakteriyofaj kelimesini açıklayacağız. Kelime “bakteri” ve “faj” sözcüklerinin birleşiminden oluşuyor. Faj Yunancada “yemek” fiiline karşılık geliyor. Yani burada temel olarak bakteri “yiyen” virüslerden söz ediyoruz.

Bugünkü yazımızda, Salas’ın bu muhteşem keşfini ve araştırma dünyasına yarattığı faydaları mümkün olan en basit şekilde anlatmaya çalışacağız.

Virüsün Yapısı

Virüsler hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve bakteriler gibi pek çok organizmayı enfekte edebilen mikroskobik birimlerdir. Kendilerine ait bir vücutları yoktur. Yani üremek için diğer hücrelere ihtiyaç duyarlar. Bunun sonucunda da parazit sınıfına girerler.

Virüsün içinde genetik materyal yer alır. Bu genetik materyal, yani DNA ya da RNA, virüsün proteinlerini şifrelemesi için gereklidir. Genetik materyal, dış bölgede sarılı biçimde bulunur. Daha sonra adezyon proteinleri bu materyali diğer hücre yüzeylerine bağlar.

Bakteriyofaj Terimi ve Önemi

Bakteriyofajlar (ya da fajlar) bakterileri enfekte eden virüslerdir. Genomlarını konak hücrenin kromozomlarına yerleştiren virüsler bulunmaktadır. Bu virüslere lizogenik fajlar adı verilir. Bu fajlar bakterilerin yeni proteinler üretmesini sağlayan genleri sunar. Diğer bir yandan, bakteriler içinde çoğalan virüsler de bulunmaktadır. Bunlara da litik fajlar adı verilir.

Belirli bakterilerin yoğunluğunu azaltabildikleri için bakteriyofaj oldukça önemli bir süreç olarak değerlendirilir.

Bakteriyofaj 1920’lerden beri araştırmacılar tarafından kullanılıyor. Bu süreçte, Felix d’Herelle adı mikrobiyolog 12 yaşındaki bir çocuğun dizanterisini tedavi etmek için ona faj verdi. Ardından çocuk birkaç gün içinde iyileşmeyi başardı. Ardından, 1921 senesinde, Doktor Richard Bruynoghe ve Joseph Maisin bakteriyofaj ile Stafilokok adlı cilt hastalığını tedavi etti. Hastada 24 ile 48 saat içinde bir iyileşme görüldü. Kolera ve hıyarcıklı veba tedavilerinde de binlerce insan bakteriyofaj ile iyileştirildi.

Günümüzde faj terapisi gıda endüstrisinde koliformu kontrol etmek için kullanılıyor. Ayrıca, bulaşıcı hastalıkların, peritoneal hastalıkların ve dış kulak iltihabının tedavisinde de yine bu yöntem tercih ediliyor. Kistik fibrozisi olan kişilerin bakterilerden arınması için bu seçeneğe başvuruluyor.

Margarita Salas ve Bakteriyofaj Phi29

Biyokimya mezunu Margarita Salas İspanya’nın en önemli bilim insanlarından biriydi. Kendisi, tıp alanında Nobel ödülü kazanan Severo Ochoa ile oldukça yakın çalışma imkanı bulmuştu. İkisi birlikte Amerika’da işlerini yürüttüler. Ochoa 1960’lardan başlayarak 45 senesini bakteriyofaj phi29 üzerine çalışmaya adadı. Çalışmalarını bu fajın üç özelliğine dayandırıyordu:

• Yalnızca 20 genden oluşan küçük boyutu
• Morfolojisinin karmaşıklığı
• Pek bilinmeyen bir faj olması

Faj phi29 Podovirida ailesine mensup litik bir virüs. Çift sarmallı DNA molekülünden oluşuyor. Saman basili denen bakteri türünü enfekte etmekle birlikte, Bacillus ailesinden diğer bakterileri de hasta edebiliyor.

Çoğu uzman bu bakteriyofajı moleküler biyoloji alanında bir model olarak görmektedir. Gen ifadesi ve DNA replikasyonu gibi farklı biyolojik mekanizmaları anlamak için kullanılan bir modeldir.

Salas temel bir çalışma yürütmüş olsa da, günümüzde onun yaptığı keşiflerin önemli biyoteknolojik uygulamaları bulunuyor. Araştırmacılar bakteriyofaj phi29’un DNA amplifikasyonunda bir DNA enzimi olarak görev aldığını da keşfettiler.

Peki bu ne demek oluyor? Bu konuyu biraz açalım. Enzimler tüm canlılarda kimyasal tepkimeleri hızlandıran proteinlerdir. Bu yukarıda bahsedeceğimiz örneğe bakacak olursak, DNA polimeraz DNA sentezleyen bir enzimdir. Hatta, bu enzim DNA replikasyonu için şarttır.

Bakteriyofaj Phi29 Sayesinde Yapılan DNA Amplifikasyonu Nedir?

DNA amplifikasyonu PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) adı verilen prosedür esnasında meydana gelir. Eğer bilim insanı bir DNA’nın belirli bir kısmına bakmak istiyorsa, o sekansın milyonlarca kopyasını oluşturabilir. Ardından DNA’nın bu kısmının analiz ve tanımlanma süreci kolaylaşır. Bu süreci bilim dünyasına kavuşturan Kary Mullis adındaki biyokimyacı oldu. Hatta bu keşfi sayesinde 1993 senesinde kimya alanında Nobel Ödülü kazandı.

Salas’ın bakteriyofaj phi29 keşfi bilim insanlarının DNA’nın daha küçük kısımlarını dahi genişletebilmesini sağladı. Bu sayede, DNA’ları bir hücre boyutunda inceleme fırsatı yakaladılar. Bu prosedüre MDA (Çoklu Displasman Amplifikasyonu) adı veriliyor. Bunun sonucunda da DNA testleri daha hızlı ve daha güvenilir sonuçlar verebiliyor.

Son olarak Salas’ın tekniğinin onkoloji, arkeoloji, adli tıp gibi birçok alanda uygulandığını da belirtelim. Örneğin; bir suç mahalinde saç bulunursa, bu saçın kime ait olduğu belirlenebilir. Bunun yanı sıra onkologlar tümöre neden olan çok daha küçük hücre gruplarını da inceleyebilir.

Margarita Salas tüm hayatını araştırmalarına adadı. Araştırmacılar onun keşiflerini bilim dünyasında bir mihenk taşı olarak gördü. Bu keşifler ileride de yeni bilimsel gelişmelere kapılar açmaya devam edecek.