Bakteriyalar o’zini bakteriofaglardan qanday himoya qiladi?

Bakteriyalar o’zini bakteriofaglardan qanday himoya qiladi?

Kuni kecha kanalimiz o’quvchilaridan biri quyidagi savol bilan murojaat qilishdi. O’ylaymanki, biologiyaga qiziquvchi har bir kishi uchun ushbu savol qiziqarli bo’lsa kerak. Shu bois savolning javobini batafsil holatda saytda e’lon qilishga qaror qildik.

Savol: Maʼlumki, bakteriofaglar bakteriya hujayrasiga oʻz DNK sini kiritgandan soʻng litik yoki lizogen reaksiyaga kirishadi.  Bakteriofag litik reaksiyaga kirishishi bakteriya DNK sining maxsus nukleotidlar ketma-ketligini topib birikkandan soʻng amalga oshadi. Nima sababdan bakteriofag DNK si bakteriya hujayrasiga kirganda endonukleazalar tomonidan parchalanib tashlanmaydi? Bu jarayonlarning borishini tushuntirib bersangiz.

Javob: Darhaqiqat, biz o’qigan ko’pgina darsliklarda endonukleazalar (restriktazalar) hujayra kirgan begona DNK molekulasini endonukleaza taniydigan ma’lum bir saytlaridan kesib, parchalab tashlashi haqida yozilgan. Chindan ham agar shunday bo’lsa nega fag DNK bakteriyaga kirganda u o’zini ana shu mexanizm hisobiga himoya qilmaydi? Nega bakteriyalar faglar tomonidan qirib tashlanadi?

Bakteriofaglar bir xil bo’lmaydi

Uzoq vaqt davomida olimlar bakteriyalar o’zini bakteriofaglardan himoya qila olmaydi deb o’ylashgan. Lekin asl vaziyat qanday edi? Bakteriyalar xuddi ana o’sha endonukleazalari bilan begona DNK, jumladan fag DNK sidan o’zini himoya qila oladi. Faqat bu yerda bir jihatni unutmaslik lozim. Bakteriofaglar hech qachon bir xil bo’lmaydi, ularning turlari nihoyatda ko’p.

Bakteriofaglar sayyoramizdagi eng keng tarqalgan va turli-tuman obyektlardan biridir. Ular shu darajada keng tarqalganki, ularni bakteriya mavjud bo’lgan istalgan joyda uchratish mumkin. Olimlarning hisobi bo’yicha Yer yuzidagi bakterofaglarning soni 10^31 (31 noli bor son!!!) bo’lib, bu yerdagi barcha tirik organizmlar sonidan ham ko’p deganidir. Bakteriofaglar eng zich tarqala oladigan muhit bu dengiz suvi bo’lib, tekshirilganda mikrobiologik matdagi dengiz suvining bir millilitrida 900 mln tagacha virus uchragan, dengizda tarqalgan bakteriyalarning 70 foizi bakterofaglar tomonidan zararlangan bo’lgan. Har bir tur bakteriya, hattoki har bir shtammga xos bo’lgan, uni lizis qila oladigan maxsus faglar mavjud. Bir fag o’zi moslashganidan o’zga tur yoki shtammdagi bakteriya ichiga kirganda bakteriya ushbu fagni parchalab tashlaydi.

Bakteriofag o’z bakteriyasini qanday lizis qiladi?

Keling, jarayonni yanada tushunarliroq qilib tasvirlab beraman. Endonukleazalar qanday DNK ni parchalaydi? Nega ular bakteriyaning DNK sini parchalamaydi. Masala shundaki Endonukleazalar faqatgina metillanmagan DNK molekulalarini parchalay oladi. Bakteriya DNK si metillangan holatda bo’lganligi bois unga endonukleazalar daxl qila olmaydi.

Faglar va bakteriofaglarning o’zaro munosabatiga oid quyidagi ikki klassik tajriba haqida aytsam. Tajribada ma’lum bir bakteriofag orqali E.coli ning “K12” va “B” shtammlari zararlantirilgan. Bunda ushbu bakteriofag uchun “K12” shtammi avvaldan xo’jayin bakteriya bo’lganligi bois bakteriofag DNK si uning ichiga kirishi bilan DNK sidagi maxsus lokuslar asosida metillanadi va natjada “K12” shtamm fag DNK sini parchalay olmaydi, fag ushbu shtammni lizis qilib halok qiladi. Ikkinchi “B” shtammga kiritilgan bakterifag esa uni lizis qila olmaydi yoki juda kam miqdorda lizis qiladi. Buning sababi shundaki, “B” shtamm fag DNK si uchun yangi xo’jayin bo’lgani uchun u hali uning endonukleazalariga moslashmagan bo’ladi. Natijada bakteriya endonukleazalari fag DNK sini parchalab yuboradi. Ma’lum vaqt davomida “B” shtammga yuqtirib turilgan fag unga moslashgach, xuddi “K12” kabi uni ham lizis qila oladi. Chunki bu vaqt davomida fag yangi xo’jayin genomiga moslashib, o’z DNK sini xo’jayin endonukleazalariga mos ravishda metillashni o’zlashtiradi.

Bakterial immunitet yoki CRISPR-Cas9

Yaponiyalik mutaxassislar Yosidzumi Isoni boshchiligida 1987-yilda E.coli bakteriyasi genomidan CRISPR lokusini aniqlashadi. Ushbu nukleotidlar ketma-ketligini uzoq vaqt davomida o’rgangan olimlar uning vazifasini aniqlay olishmaydi. 2005 yilga kelibgina uning funksiyasi batamom ma’lum bo’ladi. Ushbu lokusdagi nukleotidlar bakteriyaning immun tizimini shakllantirar ekan. Bu haqida o’tgan yili o’tkazilgan tanlovimizda farg’onalik Xondamir Rustamov o’zining “CRISP/Cas texnologiyasi: o’zi nima va u nima uchun kerak?” degan maqolasida batafsil hikoya qilgan edi. CRISPR-Cas9 nima ekanligini bilish uchun uning ushbu maqolasini o’qib chiqishni tavsiya qilaman.

Bo'limlar: Umumiy biologiya

Muallif haqida

Izoh yozish

Faqat ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchilar fikr qoldirishlari mumkin.