Yaban-tip ve strese dirençli Saccharomyces cerevisiae suşlarında antimikrobiyal dirençliliğinin incelenmesi

Mantarlar hava, toprak ve su gibi çeşitli habitatlarda yaşayabilen organizmalardır. Bazı maya türleri simbiyont olarak, bazılarıysa parazit olarak yaşayabilirler. Funguslar mantar, küf ve mayalardan oluşur. Tüm bu farklı mantar türleri güçlü hücre duvarlarına sahiptirler. Dünya çapına yayılmış maya türlerinin çoğunluğu Ascomycota filumunda bulunur ve sadece birkaç tanesi Basidiomycota filumundadır. Ekonomik açıdan, endüstride kullanılan çok sayıda maya türü bulunmaktadır. Bu türler genellikle ekmek, şarap ve bira üretiminde kullanılır. Bu türlerin bir çoğu Saccharomyces cerevisiae suşları arasından seçilmişlerdir. S. cerevisiae mayası ökaryotik tek hücreli bir mikroorganizmadır. Genomunun kolay manipülasyonu ve aynı zamanda kültivasyon kolaylığı sebebiyle uygun bir model organizmadır. Tamamen dizilenmiş, kompakt bir genoma sahiptir. Bu çalışmada, daha önce tersine metabolik mühendislik stratejisi kullanılarak elde edilmiş, etanol-dirençli, koniferil aldehit-dirençli, kafein-dirençli, propolis-dirençli ve antimisin-dirençli mutant S. cerevisiae suşları, farklı antimikrobiyallere karşı gösterdikleri dirençlere göre analiz edilmiştir ve bu dirençler arasındaki olası ilişkiler incelenmiştir. Bu çalışmada, rapamisin, eritromisin, kanamisin ve antimisin-A antimikrobiyellerine karşı, respiratif ve fermentatif koşullar altında referans suşa (905) ve mutant suşlara spot analiz yöntemi uygulanarak çapraz dirençlilikler incelenmiştir. Antibiyotikler; yaygın olarak bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılan, bakteriyel veya fungal kaynaklardan türetilmiş anti-enfektif ajanların bir alt kümesi olarak bilinirler. Antibiyotikler, bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek veya önlemek için tıbbi amaçlarla kullanılırlar. Bir bakterinin çoğalmasını engelleyen ya da onu tamamen öldüren maddelerin çoğu antibiyotik olarak adlandırılabilir. Ayrıca mantarlar ve virüsler de insanlar için bir risk oluşturabilirler ve sırasıyla antifungaller ve antiviraller tarafından hedeflenerek elimine edilirler. "Antimikrobiyal" ismi, antibiyotikler, antifungal ajanlar, antiviraller ve antiseptikler gibi kimyasalları içeren mikroorganizmaları inhibe eden veya öldüren herhangi bir bileşiği tanımlamak için kullanılan genel bir terimdir. Rapamisin, Paskalya Adası topraklarında yaşayan bir tür toprak bakterisi olan Streptomyces hygroscopicus tarafından üretilen makrosiklik bir antibiyotiktir. Rapamisin güçlü bir antifungal ajan olarak keşfedilmiştir, ancak başlangıçta, klinik olarak yararlı bir ilaç olarak gelişmesine yol açan, istenmeyen ve bağışıklık bastırıcı bir etki sergilemiştir. Rapamisin, açlık durumunun algılanmasında, kronolojik yaşlanmada, apoptozda ve enerji metabolizmasında önemli rollere sahip olan Target of Rapamycin (TOR) yolağının inhibitörüdür. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, mTOR inhibitörü rapamisinin memelilerin yaşam süresini uzattığını göstermiştir. Yapılan bu araştırmalar bir memeli türünde maksimum yaşamın farmakolojik uzamasının ilk gösterimini temsil ettiği için büyük bir heyecan yaratan yeni bir keşif olmuştur. O zamandan beri, memelilerin ömrü üzerindeki rapamisin etkileri bazı ek çalışmalar ile de doğrulanmıştır. Kanamisin, kanamisin-A olarak bilinen ve oral, intravenöz ve intramüsküler formlarda bulunan aminoglikozit yapıda bakterisidal bir antibiyotiktir. Geniş bir enfeksiyon yelpazesini tedavi etmek için kullanılır. Kanamisin, Streptomyces kanamyceticus bakterisinden izole edilen ve yaygın olarak kullanılan kanamisin sülfat formundadır. Aminoglikozitler, bakteriyel 30S ribozomal alt birime bağlanarak ve t-RNA'nın yanlış okunmasına neden olarak işlev görürler. Böylece bakteri, bakteriyel büyüme için hayati önem taşıyan proteinleri sentezleyemez. Aminoglikozitler esas olarak Pseudomonas, Acinetobacter ve Enterobacter gibi aerobik, Gram-negatif bakterilerin enfeksiyonlarına karşı faydalıdır. Ek olarak, bazı mikobakteriler, tüberküloza neden olan bakteriler de dahil olmak üzere aminoglikozitlere karşı hassastır. Gram-pozitif bakterilerin neden olduğu enfeksiyonlar, aminoglikozidlerle de tedavi edilebilir, ancak diğer antibiyotikler, konakçı için daha güçlü ve daha az zararlıdır. Eritromisin, Streptomyces erythreus tarafından üretilen bir bakteriyostatik makrolit antibiyotiktir. 50S ribozomal alt birime bağlanarak protein sentezini inhibe eder. Bu bağlanma, peptidil transferaz aktivitesini inhibe eder ve proteinlerin çevrimi ve kenetlenmesi sırasında amino asitlerin translokasyonunu engeller. Eritromisin, antibakteriyel aktivitesi olan geniş spektrumlu bir makrolid antibiyotiğidir. Eritromisin, bakteriyel hücre zarından salınır ve bakteriyel ribozomun 50S alt birimine tersinir şekilde bağlanır. Böylece bakteriyel protein sentezini engeller. Eritromisin, enfeksiyon bölgesindeki ilacın konsantrasyonuna ve ilgili organizmanın duyarlılığına bağlı olarak bakteriyostatik veya bakterisit etki sergileyebilir. Ayrıca eritromisin, diğer ilaçların etkisini artırarak, mikrozomal metabolizmanın inhibisyonu ile diğer ilaçların etkilerini artıracak etkilere sebep olabilir. Eritromisin, eritromisin estolat, eritromisin laktobionat, eritromisin etilsüksinat ve eritromisin gluseptat dahil olmak üzere farklı ester formlarında mevcuttur. Antimisin-A, Streptomyces türlerinin ürettiği bir antifungal moleküldür. Mitokondriyal kompleks III inhibitörüdür. Antimisin, mitokondriyel komplekslerden kompleks III' ün ubiquinone bağlanan kısmına bağlanır. Böylece electron transferinin durmasına sebep olarak elektron akışını durdurur ve enerji üretimini engeller. Bu durum ek olarak yüksek miktarda reaktif oksijen türlerinin (ROS) salımına da yol açar. Biyokimyacılar, elektron akışını önlemek ve aerobik solunumun kimyasal detaylarını araştırmak için antimisinin bu spesifik bağlanmasından yararlanarak yapılan deney tasarımlarını kullanmışlardır. Bu araştırmalarla antimisinin enzim seviyesinden moleküler seviyeye kadar hücreleri nasıl etkilediği ve antimisin üzerindeki yan zincirlerin protein aşamasında elektron hareketini nasıl etkileyebileceği ve etkileyebildiği hakkında önemli bilgiler ortaya çıkarılmıştır. Antimisin, endüstriyel bir madde (pestisit) olarak kullanılan ve kayıtlı bir ürün olan Fintrol® ün de aktif maddesidir. Antifungal özelliklerinin bir sonucu olarak tarımda da ticari olarak uygulanmıştır. Antimisin balık türlerine karşı çok zehirli etki yapmaktadır. Bu özelliği sebebiyle, birçok balık çifliğinde kullanılır. Kedi balığı çiftliklerinde istenmeyen balık türlerinden kurtulmak için ticari bir toksik ajan olarak kullanılmıştır. Balıklarda türe özgü bir etkisi olduğu için, doğru konsantrasyonda kullanıldığında istenmeyen balık türlerini öldürürken, kültürü yapılan balıkların korunmasını sağlamaktadır. Bu çalışmadaki çapraz direnç analizlerine göre tüm mutant suşların, eritromisine ve antimisin-A stresine karşı benzer davranış gösterdiği belirlenmiştir. Ek olarak, fermentatif koşullar altında, sadece rapamisinin mayanın gelişmesini etkilediği gözlenmiştir. Bu çalışmada, strese dirençli bazı S. cerevisiae suşlarının antimikrobiyal dirençlerinin belirlenmesi ve farklı antimikrobiyallere ve farklı stres türlerine karşı olası çapraz dirençliliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, antibiyotik ve antifungal direnci konusunda gelecekteki araştırmalar için yararlı olabilecektir.