İçeriğe atla

Agrobacterium

Agrobacterium
A.tumefaciens, havuç hücresini enfekte ederken.
Biyolojik sınıflandırma Bu sınıflandırmayı düzenle
Üst âlem:Bacteria
Şube:Proteobacteria
Sınıf:Alphaproteobacteria
Takım:Rhizobiales
Familya:Rhizobiaceae
Cins:Agrobacterium
Conn 1942[1]
Tip tür
Agrobacterium radiobacter
(Beijerinck and van Delden 1902) Conn 1942
Türler
  • A. arsenijevicii
  • A. cavarae
  • A. fabacearum
  • A. larrymoorei
  • A. nepotum
  • A. pusense
  • A. radiobacter
  • A. rosae
  • A. rubi
  • A. salinitolerans
  • A. skierniewicense

Agrobacterium, H. J. Conn tarafından keşfedilmiş, yatay gen transferini kullanarak bitkilerde tümörlere sebep olan bir Gram- negatif bakteri cinsidir. Geçerli 11 türü bulunmaktadır[2] ve bunlar arasında üzerinde en çok çalışma yapılanı ve bilineni A. radiobacter (eski sinonim adıyla Agrobacterium tumefaciens)'dir. Agrobacterium türleri aynı zamanda kendi DNA'larını bitkilerin DNA'sına aktarma yeteneği ile de iyi bilinirler ve bu sebepten dolayı genetik mühendisliğinde önemli bir araç haline gelmişlerdir.

Agrobacterium cinsi oldukça heterojendir. Son taksonomik çalışmalar sonucu Agrobacterium türlerinin çoğu Ahrensia, Pseudorhodobacter, Ruegeria ve Stappia gibi farklı cinslerde sınıflandırılmıştır.[3][4]

Bitki patojeni

Bu köklerdeki Agrobacterium türlerinin tesiri ile gerçekleşen ileri seviyedeki urlar.

Bitki yaralandığında bazı fenolik bileşikler salgılar. Bu bileşikler bakterilerin bitkiye doğru kemotaktik hareketlerine sebep olur. Böylece bakteriler enfekte edebilecekleri bitkiyi bulmuş olurlar. Bu kemotaktik hareketin yanında bahsi geçen bileşiklerin ikinci bir etkisi Ti plasmidten transfer DNA(tDNA)' yı üretecek vir proteinlerini kodlayan vir genlerini aktive etmesidir. Vir genlerinin aktivitesi ile vir proteinleri sentezlenir. Vir proteinleri Ti plazmidteki oksin, sitokinin ve opin kısımlarını içeren sağ ve sol sınırın arasındaki bölgeden transfer DNA üretilir. Üretilen transfer DNA bazı vir proteinleri tarafından yapılan bir kesecik içine alınır. Bu kesecik sayesinde transfer DNA bitkinin içinde RNAi mekanizması gibi kendisini sindirecek mekanizmalardan korunmuş olur. Patojen bakteri bitkiye vardığında proteinleri çapraz bağlayarak bitki hücresine tutunur. Ardından vir proteinleri ile çevrilmiş transfer DNA bitki hücresinin içine gönderilir. Daha önce de belirtildiği gibi yolculuğu boyunca kendini çevreleyen zarı transfer DNA' yı korur. Transfer DNA bitki genomuna vardığında bitki bu DNA' yı kendinin varsayarak kendi genomuna entegre eder. Bu entegre sonucunda bitki normalde üretmediği opin adlı azot kaynağını üretmeye başlar. Oksin ve sitokinin büyümeyi sağlayan bitki hormonlarıdır. Bahsi geçen hormonlar enfeksiyonun ardından normal miktarın kat kat üzerinde üretildiğinden enfeksiyon noktasında kontrolsüz hücre büyümesi gözlenir. Bu büyüme urlara sebep olur. Tümör oluşumu sayesinde bitki daha fazla opin sentezler. Bu sentezler bitki ölene kadar devam eder. Agrobakteriler sadece dikotil bitkileri etkiler bunun sebebi fenolik bileşikleri üretememeleridir.

İnsanlarda

Genelde bitkilerde enfeksiyon meydana getirdikleri bilinse de, Agrobakteriler insanlarda, özellikle zayıflamış bağışıklık sistemlerinde fırsatçı enfeksiyondan sorumlu olabilirler.[5][6]

Biyoteknolojik kullanımı

Agrobakterilerin genlerini bitkilere ve mantarlara aktarma yeteneği biyoteknolojide, özellikle bitki geliştirmek için genetik mühendislikte, kullanılır. Agrobakterilerin transformasyonu iki şekilde sağlanabilir. Protoplastlar veya alternatif olarak yaprak diskleri ile bakteriler kuluçkaya yatırılır ve bütün bitkiler, bitki doku kültürü kullanılarak yeniden oluşturulur. Arabidopsis thaliana için yaygın bir transformasyon protokol olan çiçek daldırma yönteminde[7] bitkinin çiçek oluşumu Agrobacterium süspansiyonuna daldırılır ve bakteriler, bitkinin dişi gametlerini oluşturacak olan germ hattı hücrelerini dönüştürürler.

Agrobakteriler kullanılarak dönüştürülmüş bir bitki (Solanum chacoense). Dönüşmüş hücreler yaprak parçalarının yan taraflarında kallus dokusu oluşturmaya başlıyorlar.

Agrobakteriler bütün bitki türlerini enfekte edemezler, fakat bitkilerin transformasyonu için, gen tabancası gibi birkaç etkili teknik geliştirilmiştir.

Agrobakterilerin genetik madde vektörü olduğu, ABD'de üretilen GDO'lar listelenmiştir:[8]

Genomik

Agrobakterilerin birkaç türünün genome dizilimi bu cinsin evrimsel tarih çalışmalarına olanak sağlarken, patojenez, biyolojik kontrol ile simbiyoz sistemlerini içeren sistemler ve genler hakkında da bilgi sağlamıştır. Önemli buluşlardan biri ise kromozomların bu türden birçok bakterinin plasmidlerinden evrildiği olasılığıdır. Diğer bir buluş ise bu gruptaki kromozomal yapı çeşitliliğinin hem simyotik hem patojenik yaşam tarzını kaldırabilecek düzeyde olduğunun görülmesidir. Agrobacterium türlerinin genome dizilimlerinin ulaşılabilirliği yükselmeye devam ediyor. Bu durum ise bitki ile birleşik mikroplar grubunun işlevleri ve evrimsel tarihinin iç yüzünü kavramayı sağladı.

Tarihi

Gent Üniversitesi'nde Marc Van Montagu ve Jozef Schell, Agrobakteriler ve bitkiler arasındaki gen aktarım mekanizmasını keşfetti. Bu keşif bitkilerde gen mühendisliği için Agrobakteriyi etkili bir dağıtım sistemine çevirme methodlarının gelişimine sebep olmuştur.[9][10] Dr Mary-Dell Chilton' ın liderlik ettiği bir takım araştırmacı, öldürücü genlerin, Agrobakterinin yeteneklerini olumsuz etkilemeksizin, kaldırılabileceğini Agrobakterilerin kendi DNA'sını bitki genomuna ekleyerek gösterdi (1983).

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Conn HJ. (1942). "Validity of the Genus Alcaligenes". J Bacteriol. 44: 353-360. doi:10.1128/jb.44.3.353-360.1942. 
  2. ^ "Genus Agrobacterium". LPSN. 20 Nisan 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2021. 
  3. ^ Uchino Y, Yokota A, Sugiyama J (Ağustos 1997). "Phylogenetic position of the marine subdivision of Agrobacterium species based on 16S rRNA sequence analysis". The Journal of General and Applied Microbiology. 43 (4): 243-247. doi:10.2323/jgam.43.243. PMID 12501326. 
  4. ^ Uchino Y, Hirata A, Yokota A, Sugiyama J (Haziran 1998). "Reclassification of marine Agrobacterium species: Proposals of Stappia stellulata gen. nov., comb. nov., Stappia aggregata sp. nov., nom. rev., Ruegeria atlantica gen. nov., comb. nov., Ruegeria gelatinovora comb. nov., Ruegeria algicola comb. nov., and Ahrensia kieliense gen. nov., sp. nov., nom. rev". The Journal of General and Applied Microbiology. 44 (3): 201-210. doi:10.2323/jgam.44.201. PMID 12501429. 
  5. ^ Hulse M, Johnson S, Ferrieri P (Ocak 1993). "Agrobacterium infections in humans: experience at one hospital and review". Clinical Infectious Diseases. 16 (1): 112-7. doi:10.1093/clinids/16.1.112. PMID 8448285. 
  6. ^ Dunne WM, Tillman J, Murray JC (Eylül 1993). "Recovery of a strain of Agrobacterium radiobacter with a mucoid phenotype from an immunocompromised child with bacteremia". Journal of Clinical Microbiology. 31 (9): 2541-3. doi:10.1128/JCM.31.9.2541-2543.1993. PMC 265809 $2. PMID 8408587. 
  7. ^ Clough SJ, Bent AF (Aralık 1998). "Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana". The Plant Journal. 16 (6): 735-43. doi:10.1046/j.1365-313x.1998.00343.x. PMID 10069079. 
  8. ^ The FDA List of Completed Consultations on Bioengineered Foods 13 Mayıs 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. May 13, 2008, at the Wayback Machine.
  9. ^ Schell J., Van Montagu M., (1977). "The Ti-Plasmid of Agrobacterium tumefaciens, A Natural Vector for the Introduction of NIF Genes in Plants?". Alexander Hollaender, R. H. Burris P. R. Day, R. W. F. Hardy, D. R. Helinski vd. (Ed.). Genetic Engineering for Nitrogen Fixation. Basic Life Sciences. 9. ss. 159-79. doi:10.1007/978-1-4684-0880-5_12. ISBN 978-1-4684-0882-9. PMID 336023. 
  10. ^ Joos H, Timmerman B, Montagu MV, Schell J (1983). "Genetic analysis of transfer and stabilization of Agrobacterium DNA in plant cells". The EMBO Journal. 2 (12): 2151-60. doi:10.1002/j.1460-2075.1983.tb01716.x. PMC 555427 $2. PMID 16453483. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Bakteri</span> mikroorganizma üst âlemi

Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] ( dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Plazmid</span> Hücre içindeki küçük DNA molekülü

Plazmidler; bakteriler, arkeler ve ökaryotlar arasında birçok mikroorganizmada bulunan dairesel veya çizgisel ekstrakromozomal replikonlardır. Bakterilerin genetik bilgiyi aktarması, hızlı evrimleşmelerini ve adaptasyonlarını kolaylaştırması için önemli araçlardır. Hedeflenen genleri ekleyerek, değiştirerek veya silerek mikroorganizmaları manipüle etmek ve analiz etmek için önemli araçlar olarak hizmet eder. Prokaryotik hücrelerde bulunurlar ve kromozomlardan bağımsız olarak çoğalırlar. Ek olarak, plazmidler hücreler arasında aktarılabilir, bu da onları prokaryotik evrimde önemli itici güçler olarak kabul eder ve onları yanal gen aktarımına aracılık eden güçlü ajanlar yapar. Antibiyotik direnci gibi yeni işlevler sağlayarak konakçı evrimini hızlandırmakla kalmazlar, aynı zamanda artan gen ifade seviyeleri ve kopya sayısı değişiklikleri yoluyla mutasyonların edinim oranlarına da yol açabilirler. Plazmid genomları genellikle, aynı aileden ilgili plazmidler arasında korunan ve replikasyon ve hareketlilik gibi önemli plazmide özgü işlevlerle ilişkili çekirdek lokusların bir omurgasını içerir. Etkili yatay gen transfer (HGT) vektörleri olarak görev yapar.

<span class="mw-page-title-main">Virüs</span> canlı ve ya cansız arası mikroskobik enfeksiyon etkeni

Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.

Bakteriyel konjugasyon hücre teması yoluyla bakteriler arasında genetik malzeme aktarımıdır. Transformasyon ve transdüksiyon gibi bu da bir yatay gen transferi mekanizmasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Ti plazmit</span>

Ti plazmit Agrobacterium tumefaciens bakterisinin genetik materyalini bitki hücrelerini enfekte edip bir tümör oluşturmasını ve genetik materyalini bitki hücrelerine aktarmasını sağlayan dairesel bir plazmittir.

<i>Agrobacterium radiobacter</i>

Agrobacterium radiobacter, dikotiledonların 140 türünden fazlasında Taç uru hastalığına neden olan bir ajandır. Çubuk şeklinde gram negatif bir bakteridir. Semptomlar küçük bir DNA parçasının bitki hücresi içindeki bitki genomuyla yarı-rastgele bir bölgeden birleşir.

<i>Burkholderia cenocepacia</i>

Burkholderia cenocepacia, çevrede yaygın olan ve bitkilerde hastalığa sebep olabilen gram-negatif bir bakteridir. Fırsatçı bir patojendir, insanlarda kistik fibrozis ve kronik granulomatous hastalığı olan bireylerde ikincil enfeksiyonlara sebep olur ve çoğunlukla ölümcüldür. Başlangıçta B. cepacia olarak tanımlanmıştır, grup şimdi dokuz türe ayrılmış olup, B. cenocepacia en yoğun şekilde çalışılanlardan biridir.

Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine dışarıdan bir DNA parçasının girmesi ve hücrenin genomuyla bütünleşmesi sonucu hücrede gerçekleşen genetik değişikliğe denir. Hücre dışında bulunan serbest DNA parçaları ancak uygun haldeki bakteri, mantar, alg, maya ya da bitki hücrelerine girebilir. Doku kültüründeki ökaryotik hayvan hücrelerinde gerçekleşen transformasyona ise özel olarak transfeksiyon denir. Sıfat hali olarak, yani "transformasyona uğramış" anlamında, 'transforme' kelimesi kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Yatay gen transferi</span> Kalıtsal olmayan genetik değişim türü

Yatay gen transferi, bir organizmanın, ikinci bir organizmadan türemeden, o ikinci organizmaya ait genetik malzeme edinmesini sağlayan herhangi bir süreçtir. Buna karşın, dikey transfer bir organizmanın kendi atalarından genetik malzeme edinmesidir. Genetik bilimi bu iki transfer biçiminden daha yaygını olan dikey transfere odaklanmış olmakla beraber, yakın zamanda yatay transferin de anlamlı bir olgu olduğu bilincine varılmıştır. Yatay gen transferinin yapay biçimi bir genetik mühendislik şeklidir.

Mikro evrim, tek bir canlı türü ve bu türün popülasyonları içinde çeşitli seleksiyonlar sonucu oluşan tüm küçük değişimler ve evrimleşme olayları. Bu anlamda mikro evrim, bir popülasyonun gen sıklığında küçük ölçekte oluşan değişimlerin evrimidir.

Rhizobium rhizogenes, Rhizobium cinsine bağlı bir bakteri türüdür. Bakteriyel genler bitkinin içinde tutulabilir.

<span class="mw-page-title-main">Transfer DNA</span>

Transfer DNA Agrobacterium tumefaciens ve Agrobakteriyum rizogen gibi bazı bakterilerin Ti (tumor-inducing) plazmidinden çevrilmiş DNA. T-DNA bakteriden bitkinin çekirdek DNA genomuna transfer edilir. T-DNA her ucundan 25 adet tekrar eden baz çifti ile sınırlandırılır. Çevirim sağ sınırdan başlar, sol sınırda sonlandırılır ve Ti plazmidin vir genlerine ihtiyaç duyulur.

Opinler Agrobakteri parazitik cinsi tarafından üretilen bitki taç uru veya kıllı kök tümöründe düşük moleküler ağırlıklı bileşikler. Opin biyosentezi Ti plasmidte bulunan transfer DNA' daki genlerin kodladığı özel enzimler tarafından katalize edilir. Opinler bahsi geçen bakteri cinsi tarafından önemli bir nitrojen ve enerji kaynağı olarak kullanılır. Agrobakterinin her suju özel bir takım opinleri tetikler ve katabolize eder.

<span class="mw-page-title-main">Asetosiringon</span> asetofenon ve 2,6-dimetoksifenol ile ilişkili doğal bir fenolik ürünü kimyasal bileşik

Asetosiringon, asetofenon ve 2,6-dimetoksifenol ile ilişkili doğal bir fenolik ürünü bir kimyasal bileşik. Lignan/fenilpropanoid tipi fitokimyasallarla ve özellikle yaralanma ve diğer fizyolojik değişikliklerle ilgili olarak,çeşitli bitki kaynaklarından izole edilerek, açıklanmış ilk bileşiktir.

VirA belirli şekerleri ve fenolikleri algılayabilen bir protein histidin kinaz. Bu bileşikler genelde yaralı bitkileride bulunur ve Agrobacterium tumefaciens tarafından, enfeksiyon için, potansiyel konak organizmanın konumunu bulmak için kullanılır. Bu bileşiklerin algılanması Ti plazmid transferinin ilk aşamasıdır.

Paenarthrobacter ureafaciens, Paenarthrobacter cinsine ait bir bakteri türü. Bu türün polar lipid profili hakkında bilgi mevcut değildir.

<span class="mw-page-title-main">Gen aktarım maddesi</span> Bakteriler ve arkeler tarafından üretilen, DNA içeren virüs benzeri parçacıklar

Gen aktarım maddesi, bazı bakteri ve arkeler tarafından üretilen ve yatay gen transferine aracılık eden, DNA içeren virüs benzeri parçacıklardır. Farklı GAM tipleri, çeşitli bakteriyel ve arkeal soylardaki virüslerden bağımsız olarak kaynaklanmıştır. Bu hücreler, hücrede bulunan DNA'nın kısa segmentlerini içeren GAM partikülleri üretir. Parçacıklar üretici hücreden serbest bırakıldıktan sonra, ilgili hücrelere yapışabilir ve DNA'larını sitoplazmaya enjekte edebilirler. DNA daha sonra alıcı hücrelerin genomunun bir parçası olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Alphaproteobacteria</span>

Alphaproteobacteria, Proteobacteria şubesinde bir bakteri sınıfıdır. Üyeleri son derece çeşitlidir ve çok az benzerliğe sahiptir ancak yine de ortak bir atadandırlar. Tüm Proteobakteriler gibi, üyeleri gram-negatiftir fakat bazı hücre içi parazit üyeleri peptidoglikandan yoksundur ve bu nedenle gram değişkendir.

Moleküler klonlamada vektör, yabancı bir nükleik diziyi yapay olarak çoğaltılabileceği ve/veya ifade edilebileceği başka bir hücreye taşımak için bir araç olarak kullanılan herhangi bir parçacıktır. Yabancı DNA içeren bir vektör rekombinant DNA olarak adlandırılır. Dört ana vektör türü plazmidler, viral vektörler, kozmidler ve yapay kromozomlardır. Bunlar arasında en yaygın kullanılan vektörler plazmidlerdir. Tüm tasarlanmış vektörlerde ortak olan bir replikasyon orijini, bir çoklu klonlama bölgesi ve seçilebilir bir işaretleyicidir.

<span class="mw-page-title-main">Viral uyku</span>

Viral uyku, patojenik bir virüsün, viral yaşam döngüsünün lizojenik kısmı olarak belirtilen, bir hücre içinde uykuda kalma yeteneğidir. Gizli bir viral enfeksiyon, kronik bir viral enfeksiyondan ayrılan bir tür kalıcı viral enfeksiyondur. Gecikme, belirli virüslerin yaşam döngülerinde, ilk enfeksiyondan sonra virüs parçacıklarının çoğalmasının durduğu aşamadır. Bununla birlikte, viral genom ortadan kaldırılmamıştır. Virüs, konakçının dışarıdan yeni bir virüs ile tekrar enfekte olmasına gerek duymadan yeniden aktifleşebilir ve büyük miktarlarda viral nesil üretmeye başlayabilir ve süresiz olarak konakçı içinde kalabilir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.