Agrobacterium

Agrobacterium, H. J. Conn tarafından keşfedilmiş, yatay gen transferini kullanarak bitkilerde tümörlere sebep olan bir Gram- negatif bakteri cinsidir. Geçerli 11 türü bulunmaktadır 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.
Bitki patojeni
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.
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 bitkinin çiçek oluşumu Agrobacterium süspansiyonuna daldırılır ve bakteriler, bitkinin dişi gametlerini oluşturacak olan germ hattı hücrelerini dönüştürürler.
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:
Soya
Pamuk
Mısır
Şeker Pancarı
Yonca
Buğday
Kolza (Kanola)
Sürünen genetiği değiştirilmiş sert çimen (hayvan beslemek için)
Pirinç (Altın pirinç)
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. 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).