Genel Bakış

Araştırmacılar, ilgi konusu genlerini içeren bir plazmide sahip olan bakterileri tanımlamak için antibiyotik direnç genlerini kullanır. Antibiyotik direnci, spontan bir DNA mutasyonu bakteriyel genlerde antibiyotik aktivitesini ortadan kaldıran değişiklikler yarattığında doğal olarak ortaya çıkar. Bakteriler bu yeni direnç genlerini yavruları ve diğer bakterilerle paylaşabilirler. Dirençli ve çok dirençli bakteriler gelişmeye devam ederken, antibiyotiklerin aşırı kullanımı ve kötüye kullanılması bir halk sağlığı krizi yarattı.

Antibiyotik Direnci, Genetik Mühendisliğinde Temel Bir Araçtır

Penisilin gibi antibiyotikler, bakteri üremesini öldüren veya durduran ilaçlardır. Doğal veya yapay olarak antibiyotik direnç genleri edinen bakteriler antibiyotiklere yanıt vermez. Bilim adamları bunu, hem bir antibiyotik direnç geni hem de ilgi konusu bir geni taşıyan küçük, kendi kendini kopyalayan DNA parçaları tasarlayarak kullanırlar. Antibiyotik direnci, bir araştırmacının ilgilenilen bir DNA'yı emen hücreleri tanımlamasına olanak tanıyan DNA klonlamasının ayrılmaz bir parçasıdır.

Araştırmacının ilgilenilen DNA'sı, dönüşüm adı verilen bir işlem kullanılarak bakteri hücrelerine sokulur. Bakteriyel dönüşüm, bir plazmid gibi harici DNA'nın alımına izin vermek için bakteri hücre duvarında geçici olarak küçük delikler oluşturmayı içerir. Sadece bazı bakteri hücreleri yeni DNA'yı emer. Plazmid hem ilgilenilen DNA'yı hem de belirli bir antibiyotiğe direnç veren bir gen içerdiğinden, antibiyotiğin bakteri hücrelerine uygulanması (yani antibiyotik seçimi) hangi hücrelerin genetik olarak değiştirildiğini belirlemeye yardımcı olabilir.

Araştırmacı, bakteri hücrelerini seçilen bir antibiyotiği içeren bir kültür plakasına yayıyor. Sadece antibiyotik direnç genini içeren bakteriler hayatta kalır ve tabakta büyür. Birkaç gün sonra araştırmacı, gen ekspresyon çalışmaları gibi daha ileri deneyler için kültür için bir bakteri kolonisi seçebilir. Antibiyotik seçiminin ardından, araştırmacı, ilgilenilen DNA'nın doğru olduğunu doğrulamak için bakterileri başka yöntemler (örneğin, PCR) kullanarak daha fazla test edecektir. İlgili geni hiç içermeyen plazmid gibi hatalar sıklıkla ortaya çıkar.

Bakteriler Doğal Yollarla Antibiyotik Direnci Edebilir

Bakteriler, hücre tarafından üretilen proteinleri değiştiren spontan DNA mutasyonları yoluyla antibiyotik direnci kazanabilir. Dirençli bakteriler, antibiyotiğin bozulmasına, hücreden dışarı pompalanmasına veya hedefiyle etkileşiminin engellenmesine neden olan proteinler üretebilir. Örneğin, antibiyotik vankomisin, bakteri hücre duvarının sentezini inhibe eder. Bazı bakteriler, hücre duvarlarının montajında ​​kullanılan protein alt birimlerinin tiplerini vankomisinden etkilenmeyenlerle değiştirerek bu antibiyotiğe direnç geliştirmişlerdir.

Antibiyotik direnç genleri bir kez ortaya çıktığında, bakteriler bunları yavrularına aktarabilir. Bakteriler ayrıca yatay gen transferi (HGT) adı verilen bir işlemle aynı veya farklı türdeki diğer bakterilerden antibiyotik direnç genleri elde edebilir. HGT'nin üç mekanizması vardır: dönüşüm, konjugasyon ve transdüksiyon. Antibiyotik direnç genleri genellikle plazmitlerde veya transpozonlarda bulunur; HGT sırasında değiştirilen bakteriler arasında kolayca transfer edilen DNA parçalarında bulunur. Sonuç olarak, yeni antibiyotik direnci türleri, çok sayıda bulaşıcı bakteri türüne hızla yayılabilir.

Klinik Aşırı Kullanımı ve Yanlış Antibiyotik Kullanımı “ Süpermikroplar ” Üretiyor

Antibiyotikler, bakteriyel enfeksiyonlar için kritik bir tedavidir. Bununla birlikte, kullanımları bakterilerin dirençli hale gelmesine ve antibiyotiği etkisiz hale getirerek tedavi edilemez ve potansiyel olarak ölümcül enfeksiyonlara yol açabilir. Örneğin, antibiyotiklerin viral (bakteriyel değil) enfeksiyonları tedavi etmek veya çiftlik hayvanlarının büyümesini artırmak için antibiyotiklerin aşırı kullanımı ve kötüye kullanılması, direnci artırdığı için sorunludur.

Antibiyotikler, duyarlı bakterileri öldürdükleri ve sadece dirençli bireyleri bıraktıkları için direncin gelişmesine neden olur. Hayatta kalan bakteriler hızla bölünerek aynı antibiyotik direncine sahip yavrular üretir. Antibiyotikler aşırı kullanıldığında, bu seçim baskısı popülasyondaki dirençli bakteri sayısının hızla artmasına neden olur. Bu, antibiyotik direncini artırdığı ve "süperböcekler" yarattığı için büyük bir halk sağlığı sorunudur. birden fazla antibiyotiğe dirençli. Antibiyotiklerin sürekli aşırı kullanımı ve kötüye kullanılması, sonunda bakteriyel enfeksiyonlar için tedavi seçeneklerini tüketebilir.