Milyarlarca yıldır bakteriler ve virüsler arasında süregelen savaş, bir virüs türünün ilginç bir yönde evrimleşmesine yol açtı. Bu bakteri yok edici eşsiz virüsün resmi adı P74-26, ancak halk arasında daha çok “Rapunzel” virüsü olarak biliniyor.

Bakterilerle savaşan ve onları enfekte eden virüslere “bakteriyofaj” denir. Diğer virüsler gibi baş, boyun ve kuyruk bölümlerinden oluşan bakteriyofajlar, yalnızca bakterileri enfekte ettiğinden çoğalmak için onlara ihtiyaç duyar. Virüslerin enfekte etmek için kullandığı hücrelere ise “konuk hücre” denir.

“Rapunzel” virüsüne bu ismin verilmesinin sebebi, virüsün uzun bir kuyruk bölümüne sahip olması. Hatta bilinen virüsler arasında en uzun ve -tuhaf bir şekilde- en istikrarlı kuyruğa sahip. Yaklaşık bir mikrometre uzunluğundaki uzantı, diğer bakteriyofajların çoğundan 10 kat daha uzun.

Rapunzel virüsünün, Dünya’nın en yaşamaya elverişsiz yerlerindeki en zorlu bakterilerden birini bulup delmesini sağlayan şeyin bu etkileyici uzantı olduğu öne sürülüyor. Virüs, 77°C’nin çok üzerinde sıcaklıklara ulaşan kaplıcalarda Thermus thermophilus bakterisini enfekte ederek ve üreyip çoğalmak için hücrenin mekanizmalarını kullanarak yaşıyor.

Virüsün kuyruğunun çeşitli noktalarındaki birçok görüntüsünü bir araya getiren bilim insanları, virüsün benzersiz yapısını çözmeyi başardı. Bilgisayar simülasyonları, bu etkileyici uzantıyı oluşturmak için koordine olan “son derece iç içe geçmiş etkileşim ağını” daha da aydınlattı. Çalışma Journal of Biological Chemistry dergisinde yayımlandı.

Massachusetts Üniversitesi (UMass) Chan Tıp Fakültesinden mikrobiyolog Emily Agnello, “Kriyo-elektron mikroskobu adı verilen bir teknik kullandık. Bu, görüntüyü çok yüksek boyutlarda büyüterek binlerce görüntü ve kısa film çekmemizi sağlayan devasa bir mikroskop.” açıklamasında bulundu.

Bakteriyofajların kuyrukları çeşitli uzunluklarda ve tarzlarda olabilir: bazıları uzun, bazıları elastik, bazıları kısa ve bazıları da serttir. Bu moleküler “makinelerin” belirli bakteriyel konak hücreleri tanımak, onlara nüfuz etmek ve ardından genomlarını hücre içine enjekte etmek üzere evrimleştiği düşünülüyor.

Bugüne kadar bilim insanları çok az sayıda bakteriyofaj-konak hücre etkileşimini tanımlayabildi. Antibiyotik direnci, günümüzde insan sağlığı için büyüyen bir tehdit olduğundan uzmanlar, antibiyotik dirençli bakterileri nasıl yeneceklerine dair fikir edinebilmek için bakteriyofajlara yöneldi.

UMass’tan biyokimya uzmanı Brian Kelch, Rapunzel virüsünün kuyruğunun, büyüklüğüne rağmen nasıl stabil kalabildiği hakkında şunları söyledi: “Antik bir virüsün, yapı taşlarını tek bir proteinde birleştirdiğini düşünüyoruz. İki küçük lego tuğlasının birleşerek tek bir büyük tuğlaya dönüştüğünü düşünün. Bu uzun kuyruk, daha büyük ve daha sağlam yapı taşlarıyla inşa edilmiş. Kuyruğun yüksek sıcaklıklarda stabil kalabilme sebebinin bu olduğunu düşünüyoruz.”

Virüslerde bu yapı taşlarının her biri halka benzeri bir şekle sahip. Bu da, tamamlandığında tüm kuyruğun içi boş bir tüp oluşturduğu anlamına gelir. Virüs, bir bakteri hücresine girdikten sonra genomunu bu kanalın içinden gönderir.

Agnello: “Araştırmamız, bu yapı taşlarının bir araya geldiklerinde şekil veya yapı değiştirebildiğini ortaya koyuyor. Bu şekil değiştirme davranışı, yapı taşlarının bir araya gelmesine ve kuyruk tüpünün doğru yapısını oluşturmasına izin vermede önem teşkil ediyor.”

Rapunzel virüsünün kuyruğu son derece uzun, bu da ona bakterilere kilitlenme ve nüfuz etme konusunda ekstra güç veriyor gibi görünüyor. Ancak bu katıksız uzunluk, kuyruğun oluşma sürecinin yanlış ilerlemesi ihtimalini artırıyor.

Gelişen kuyruğu doğru yolda tutan iç mekanizmalar olması gerektiği ve bu mekanizmaların muhtemelen diğer bakteriyofajlarla paylaşıldığı düşünülüyor. Bu mekanizmaların nasıl işlediğini anlamak, bir gün ölümcül bakterilere karşı mücadelede daha iyi tedaviler üretilmesine yardımcı olabilir.

Artık virüsün kuyruğunun nasıl oluştuğunu bilen araştırmacılar, bunun bakterilerle etkileşimini nasıl değiştirebileceğini görmek için kuyruğun uzunluğunu genetik olarak değiştirmeyi planlıyorlar.

Derleyen: Görkem Süner