Tek-Kanal Elektrofizyolojisi ile Acinetobacter Baumannii Bakterisininin Porinlerinin (OmpA, OmpW, HMP-BA) Karakterizasyonu

Abstract

Antibiyotikler bakteriyal enfeksiyonların tedavisinde uzun süredir kullanılmaktadır. Antibiyotiklerin yanlış kullanımı ve bakterinin kendisini neredeyse ilaçların tümüne karşı adapte edebilme yeteneği dünya çapında büyük bir problem haline gelen antibiyotik direncindeki artışa neden olmuştur. Direncin artmasına paralel olarak yeni antibiyotik çeşitlerinin keşfinde de önemli derecede bir azalma gözlenmektedir. Bakterilerin antibiyotik tedavisi süresince herhangi bir antibiyotiğe karşı geliştirdiği direncin kapsamlı bir şekilde anlaşılabilmesi gerekmektedir. Direnç mekanizmasının detaylı anlaşılabilmesi ancak bakteri yapısının tüm hatlarıyla moleküler düzeyde çalışılması ile mümkün olacaktır. Bu amaçla çoğunlukla mikrobiyoloji çalışmaları yapılmıştır. Son zamanlarda ise Moleküler Dinamik simülasyonlar ve X-ray çalışmaları, moleküler düzeyde proteinlerin yapısını ve geçirgenliğini/direncini anlamada başvurulan teknikler arasında yer almıştır. Klasik yöntemlerden farklı olarak tek bir bakteri porin kanalını (bakteri hücre zarında bulunan antibiyotik/substrat ve/veya besin geçişini kontrol eden nanokanal yapısına sahip proteinler) tek molekül algılama düzeyinde karakterize etmek amacıyla elektrofizyoloji tekniği alternatif ve tamamlayıcı olarak kullanılmaktadır. Bu teknikte tek bir porin proteininin içerisinden geçen iyonik akım analiz edilerek porinin çapı, yükü, seçiciliği ve tek bir moleküle karşı geçirgenlik karakteri detaylı bir şekilde analiz edilebilmektedir. Dolayısı ile porinlerin madde veya antibiyotik geçirgenlikleri ortaya konulmuş olmaktadır. Yoğun bakımda yatan hastaların enfeksiyon kapması sonucundaki ölümlerinin en önemli nedenlerinden olan ESKAPE bakterileri arasında yer alan Acinetobacter baumannii (AB), antibiyotiklere karşı çoklu dirence sahip gram negatif basil formunda bir bakteridir (Falagas & Kopterides, 2006). Bu bakterinin pnömoni, menenjit, bakteriyemi, idrar yolu ve yara enfeksiyonları gibi çeşitli hastalıklardan sorumlu olduğu iyi bilinmektedir (Jimenez-Mejias et al., 1997). Dünyanın çeşitli ülkelerinde, antibiyotiklere direnç gösteren AB suşları farklı oranlarda yayılmaktadır. Türkiye'deki AB suşlarının %50'den fazlasının dirençli suşlar olduğu bilinmektedir, özellikle karbapenemler sınıfındaki antibiyotiklere karşı (Perez et al., 2007). Bu oran, Kore'den sonra en yüksek olan (%67) orandır ve dünya genelinde, özellikle ülkemizde, insan eliyle yayılan bu mikroplarla mücadele etmek kaçınılmaz olarak halk sağlığı açısından büyük önem taşımaktadır (Eliopoulos, Maragakis, & Perl, 2008). Bu bakterinin sahip olduğu porin proteinlerinin antibiyotik direncinde oldukça önemli olduğu değerlendirilmekle birlikte, dirençteki rolleri anatomik yapısı ve kanal geçirgenliği açısından her bir porin için net olarak bilinmemektedir. Sunulan projede, direnç çalışmalarına katkıda bulunmak amacıyla Acinetobacter baumannii (AB) bakterisinin bugüne kadar tek-molekül algılama düzeyinde karakterize edilmeyen 3 porin proteini (OmpA, OmpW, HMP-BA) tek-kanal elektrofizyolojisi tekniği ile karakterize edilecektir. Önerilen protein kanalları daha önceki çalışmalarda farklı teknikler ile çalışılmıştır fakat tek-kanal elektrofizyolojisi ile ilk defa sunulan bu projede çalışılacaktır. Dünya geneline bakıldığında tek-kanal elektrofizyolojisi ile porin karakterizasyonu yapan sayılı grup bulunmaktadır, bu gruplar tek tek her bir bakteriden alınan porini ya da substrat-seçici iyon kanallarını 20 yıldır çalışmaktadır fakat halen bu teknik ile moleküler düzeyde tek-kanal elektrofizyolojisi ile karakterize edilemeyen birçok protein kanalı mevcuttur. Projemizin desteklenmesi ile sadece antibiyotik direnç çalışmalarına katkıda bulunarak moleküler seviyede mekanizmayı anlamamıza katkıda bulunulmayacak, ayrıca halk sağlığını etkileyen enfeksiyon hastalıklarının önlenmesinde Türk araştırmacılarının da farklı bir açıdan bu alanın önderlerinden olmasının önü açılmış olacaktır.