Tıbbi Mikrobiyoloji I: Patojenler ve İnsan Mikrobiyomu

By Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen and Rogers Nilstrem

Patojenlerin bir konakçıyı istila edebileceği çeşitli yollar vardır. Ana yollar farklı epizodik zaman çerçevelerine sahiptir, ancak toprak bir patojeni barındırmak için en uzun veya en kalıcı potansiyele sahiptir. İnsanlarda bulaşıcı ajanların neden olduğu hastalıklar patojenik hastalıklar olarak bilinir. İnsan mikrobiyomu, toplamının toplamıdır microbiota cilt, meme bezleri, plasenta, seminal sıvı, rahim, yumurtalık folikülleri, akciğer, tükürük, oral mukoza, konjonktiva, safra yolu ve insan dokuları ve biyoakışkanların içinde ya da içinde bulunduğu anatomik bölgeler gastrointestinal sistem. Bu kitabın içeriği: Patojen, Prion, Virüs, Patojenik bakteri, Mantar, Patojenik mantar, İnsan paraziti, Protozoa, Paraziter solucan, İnsan parazitlerinin listesi, klinik mikrobiyoloji, Konak-patojen etkileşimi, Bulaşıcı hastalık, Enfeksiyon hastalıkları listesi, Enfeksiyonlar hastalıklarla ilişkili, İnsan mikrobiyomu, İnsan Mikrobiyom Projesi, Sağlığın biyolojik çeşitlilik hipotezi, İlk microbiota edinimi, İnsan virome, İnsan gastrointestinal microbiota, Gut-beyin ekseni, Psikobiyotik, Kolonizasyon direnci, Cilt florası, Vajinal flora, Gebelikte vajinal flora, Bakteriyel vajinozis listesi microbiota, Plasental mikrobiyom, Anne sütü mikrobiyomu, Oral ekoloji, Tükürük mikrobiyomu, Akciğer microbiota, insan microbiota, Probiyotik, Çocuklarda probiyotikler, Psikobiyotik, Bacillus clausii, Postbiyotik, Proteobiyotikler, Synbiotics, Bacillus coagulans, Bakteriyel vajinoz, Bifidobacterium bifidum animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, Gal4 transkripsiyon faktörü, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem

• Language: Türkçe
• Publisher: Cambridge Stanford Books
• Release date: Sep 24, 2020
• ISBN: 9781005540500

Book preview

Tıbbi mikrobiyoloji

Tıbbi mikrobiyolojinin tıbba uygulanan geniş alt kümesi olan tıbbi mikrobiyoloji, bulaşıcı hastalıkların önlenmesi, teşhisi ve tedavisi ile ilgilenen tıp biliminin bir dalıdır. Ayrıca, bu bilim alanı, sağlığın iyileştirilmesi için mikropların çeşitli klinik uygulamalarını inceler. Bulaşıcı hastalığa neden olan dört tür mikroorganizma vardır: bakteriler, mantarlar, parazitler ve virüsler ve prion adı verilen bir tür bulaşıcı protein.

Tıbbi bir mikrobiyolog, patojenlerin özelliklerini, bulaşma şekillerini, enfeksiyon ve büyüme mekanizmalarını inceler. Bu bilgiler kullanılarak bir tedavi tasarlanabilir. Tıbbi mikrobiyologlar genellikle doktorlar için danışman olarak hizmet eder, patojenlerin tanımlanmasını sağlar ve tedavi seçenekleri önerir.Diğer görevler arasında, toplum için potansiyel sağlık risklerinin tanımlanması veya potansiyel olarak virülan veya dirençli mikrop türlerinin gelişiminin izlenmesi, topluma eğitim verilmesi ve yardımcı olunması yer alabilir. sağlık uygulamalarının tasarımı. Aynı şekilde, salgın hastalıkların ve salgınların önlenmesine veya kontrol edilmesine yardımcı olabilirler. Tüm tıbbi mikrobiyologlar mikrobiyal patolojiyi araştırmaz; Bazıları, özelliklerinin antibiyotik veya başka bir tedavi yöntemi geliştirmek için kullanılıp kullanılamayacağını belirlemek için yaygın, patojenik olmayan türleri inceler.

Sağlık ve hastalık durumlarının popülasyonlarda kalıpları, nedenleri ve etkilerinin incelenmesi olan epidemiyoloji, tıbbi mikrobiyolojinin önemli bir parçasıdır, alanın klinik özelliği temelde bireylerde mikrobiyal enfeksiyonların varlığına ve büyümesine odaklanır. insan vücudu üzerindeki etkileri ve bu enfeksiyonları tedavi etme yöntemleri. Bu bağlamda, uygulamalı bir bilim olarak tüm alan kavramsal olarak akademik ve klinik alt uzmanlık alanlarına ayrılabilir, ancak gerçekte halk sağlığı mikrobiyolojisi ile tanısal tıbbi mikrobiyoloji arasında tıpkı en son teknolojide olduğu gibi akışkan bir süreklilik vardır. Klinik laboratuvarlarda akademik tıp ve araştırma laboratuvarlarındaki sürekli gelişmelere bağlıdır.

Yaygın olarak tedavi edilen bulaşıcı hastalıklar

Bakteriyel

Streptococcal farenjit

Chlamydia

Tifo

Tüberküloz

Viral

Rotavirüs

Hepatit C

İnsan papillomavirus ( HPV)

Parazit

Sıtma

Giardia lamblia

Toxoplasma gondii

Mantar

Candida

Histoplazmoz

Bulaşıcı hastalıkların nedenleri ve bulaşması

Enfeksiyonlara bakteriler, mantarlar ve parazitler neden olabilir. Hastalığa neden olan patojen eksojen (harici bir kaynaktan edinilmiş; çevresel, hayvan veya başka kişilerden, örn. Influenza) veya endojen (normal floradan örn. Candidiasis) olabilir.

Bir mikrobun vücuda girdiği yer, giriş kapısı olarak adlandırılır. Bunlara solunum yolu, gastrointestinal sistem, genitoüriner sistem, deri ve mukoza zarları dahildir. Belirli bir mikrop için giriş kapısı, esas olarak doğal ortamından ev sahibine nasıl gittiğine bağlıdır.

Hastaların bireyler arasında bulaşmasının çeşitli yolları vardır. Bunlar şunları içerir:

Doğrudan temas - Cinsel temas dahil, enfekte bir konağa dokunmak

Dolaylı temas - Kirlenmiş bir yüzeye dokunmak

Damlacık teması - Öksürme veya hapşırma

Fekal-oral yol - Kontamine gıda veya su kaynaklarını yutmak

Havadan bulaşma - Patojen taşıyan sporlar

Vektör aktarımı - Kendi kendine hastalığa neden olmayan ancak patojenleri bir konakçıdan diğerine taşıyarak enfeksiyon bulaştıran bir organizma

Fomite aktarımı - Bulaşıcı mikropları veya parazitleri taşıyabilen cansız bir nesne veya madde

Çevresel - Hastane kaynaklı enfeksiyon (Hastane enfeksiyonları)

Diğer patojenler gibi, vücuda girmek için bu bulaşma yöntemlerini kullanır, ancak aynı şekilde konakçının gerçek hücrelerine girmeleri gerektiğinden farklıdır. Konağın hücrelerine erişim sağlandıktan sonra, 'genetik materyal (RNA veya DNA) hücreye eklenmelidir. Aralarındaki replikasyon büyük ölçüde çeşitlidir ve bunlara dahil olan genlerin türüne bağlıdır. Çoğu DNA çekirdekte toplanırken, çoğu RNA sadece sitoplazmada gelişir.

Konağın hücrelerinde a'nın enfeksiyon, proliferasyonu ve kalıcılığı için mekanizmalar, hayatta kalması için çok önemlidir. Örneğin kızamık gibi bazı hastalıklar, bir dizi konağa yayılması gereken bir strateji kullanır. Viral enfeksiyonun bu türlerinde, hastalık genellikle vücudun kendi bağışıklık tepkisi ile tedavi edilir ve bu nedenle immünolojik direnç veya konak death tarafından yok edilmeden önce yeni konakçılara dağılması gerekir. Oysa bazı enfeksiyöz ajanlar, örneğin Feline leukemia, bağışıklık tepkilerine dayanabilir ve aynı şekilde birbirini izleyen konakçılara yayılma kabiliyetini korurken, tek bir konakçı içinde uzun süreli ikamet sağlayabilir.

Teşhis testleri

Küçük bir hastalık için bulaşıcı bir ajanın tanımlanması, klinik sunum kadar basit olabilir; örneğin gastrointestinal rahatsızlıklar ve cilt enfeksiyonları. Hastalığa hangi mikropların neden olabileceğine dair eğitimli bir tahminde bulunmak için epidemiyolojik faktörlerin dikkate alınması gerekir; örneğin hastanın şüpheli organizmaya maruz kalma olasılığı ve bir toplulukta bir mikrobiyal suşun varlığı ve yaygınlığı.

Enfeksiyöz hastalığın teşhisi neredeyse her zaman hastanın tıbbi geçmişine bakılarak ve fiziksel bir inceleme yapılarak başlatılır. Daha ayrıntılı tanımlama teknikleri, mikrobiyal mahsul, mikroskopi, biyokimyasal testler ve genotiplemeyi içerir. Daha az yaygın olan başka teknikler (X-ışınları, CAT taramaları, PET taramaları veya NMR gibi) bulaşıcı bir ajanın büyümesinden kaynaklanan dahili anormalliklerin görüntülerini üretmek için kullanılır.

Mikrobiyal ürün

Mikrobiyolojik mahsul, laboratuvarda çalışmak üzere bulaşıcı hastalığı izole etmek için kullanılan birincil işlemdir. Doku veya sıvı numuneleri, seçici veya diferansiyel bir ortamda büyüme ile belirlenen spesifik bir patojenin varlığı açısından test edilir.

Test için kullanılan 3 ana ortam türü şunlardır:

Katı mahsul: Besinler, tuzlar ve agar karışımı kullanılarak katı bir yüzey oluşturulur. Bir agar plakasındaki tek bir mikrop daha sonra binlerce hücre içeren kolonilere (hücrelerin birbiriyle aynı olduğu klonlar) büyüyebilir. Bunlar temelde bakteri ve mantarları yetiştirmek için kullanılır.

Sıvı mahsul: Hücreler sıvı bir ortamda büyütülür. Mikrobiyal büyüme, sıvının bir koloidal süspansiyon oluşturması için geçen süre ile belirlenir. Bu teknik, parazitleri teşhis etmek ve mycobacteria 'yi tespit etmek için kullanılır .

Hücre mahsulü: İnsan veya hayvan hücre mahsulleri, ilgilenilen mikropla enfekte edilir. Bu mahsuller daha sonra mikropun hücreler üzerindeki etkisini belirlemek için gözlemlenir. Bu teknik, kimlik tespiti için kullanılır.

Mikroskopla inceleme

Mahsul teknikleri, mikropların tanımlanmasına yardımcı olmak için genellikle mikroskobik bir inceleme kullanır. Aletler, örneğin bileşik ışık mikroskopları, organizmanın kritik yönlerini değerlendirmek için kullanılabilir. Bu, hastadan numune alındıktan hemen sonra gerçekleştirilebilir ve hücresel özelliklerin çözülmesini sağlayan biyokimyasal boyama teknikleriyle birlikte kullanılır. Elektron mikroskopları ve floresan mikroskopları benzer şekilde mikropları araştırma amacıyla daha ayrıntılı olarak gözlemlemek için kullanılır.

Biyokimyasal testler

Bulaşıcı ajanları bulmak için hızlı ve nispeten basit biyokimyasal testler kullanılabilir. Bakteriyel tanımlama için, metabolik veya enzimatik özelliklerin kullanımı, karbonhidratları kendi cinslerine ve türlerine özgü modellerde fermente etme yeteneklerinden dolayı yaygındır. Yukarıda bahsedildiği gibi, bakteriler seçici sıvı veya katı ortamda büyüdüğünde, bu testlerde asitler, alkoller ve gazlar yaygın olarak tespit edilir. Bu testleri toplu olarak gerçekleştirmek için otomatik makineler kullanılır. Bu makineler, farklı dehidrate kimyasallar içeren birkaç kuyucuğa sahip kartları kullanarak aynı anda birden fazla biyokimyasal test gerçekleştirir. İlgili mikrop, her bir kimyasal ile belirli bir işlemde reaksiyona girerek tanımlanmasına yardımcı olacaktır.

Serolojik yöntemler, farklı mikroorganizma türlerini bulmak için kullanılan oldukça hassas, spesifik ve genellikle son derece hızlı laboratuvar testleridir. Testler, bir antikorun özellikle bir antijene bağlanma yeteneğine dayanmaktadır. Antijen (genellikle bulaşıcı bir ajan tarafından yapılan bir protein veya karbonhidrat), antikor tarafından bağlanır ve bu tür testin bakteriler dışındaki organizmalar için kullanılmasına izin verir. Bu bağlanma daha sonra, teste bağlı olarak kolayca ve kesin olarak gözlemlenebilen bir olaylar zincirini başlatır. Daha fazla complex serolojik teknik, immünoanalizler olarak bilinir. Yukarıda tarif edilene benzer bir temeli kullanarak, immünoanalizler, enfeksiyona yol açan maddelerden veya enfeksiyona yanıt olarak enfekte bir konakçı tarafından üretilen proteinlerden antijenleri ortaya çıkarabilir veya ölçebilir.

Polimeraz zincirleme reaksiyonu

Polimeraz zincir reaksiyonu( PCR) deneyleri, mikropları ortaya çıkarmak ve incelemek için en tipik olarak kullanılan moleküler tekniktir. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, sıralama ve inceleme kesin, güvenilir, doğru ve hızlıdır. Günümüzde kantitatif PCR kullanılan birincil tekniktir çünkü bu işlem standart PCR testine kıyasla daha hızlı veri sağlar. Örneğin, geleneksel PCR teknikleri, reaksiyon bittikten sonra amplifiye edilmiş DNA moleküllerini görselleştirmek için gel electrophoresis ' nin kullanılmasını gerektirir. Kantitatif PCR, tespit edilen sıra DNA ' yi ortaya çıkarmak için floresans ve problar kullandığından bunu gerektirmez. DNA PCR DNA moleküller büyütülürken. Buna ek olarak, kantitatif PCR aynı şekilde standart PCR prosedürleri sırasında meydana gelebilecek kontaminasyon riskini ortadan kaldırır ( PCR ürününü sonraki PCR PCR'lere taşır). Mikropları ortaya çıkarmak ve incelemek için PCR kullanmanın diğer bir avantajı, yeni keşfedilen bulaşıcı mikropların veya türlerin DNA dizilerinin, veri tabanlarında listelenenlerle karşılaştırılabilmesidir, bu da hangi organizmanın bulaşıcı hastalığa neden olduğunun anlaşılmasına yardımcı olur. genel ve sonuç olarak olası tedavi yöntemlerinin kullanılabileceği. Bu teknik, örneğin AIDS ve hepatit gibi viral enfeksiyonları tespit etmek için mevcut standarttır .

Tedaviler

Bir enfeksiyon teşhis edilip tanımlandıktan sonra, uygun tedavi seçenekleri hekim ve tıbbi mikrobiyologlara danışarak değerlendirilmelidir. Bazı enfeksiyonlar, vücudun kendi bağışıklık sistemi düzenine göre çözülebilir, ancak daha ciddi enfeksiyonlar antimikrobiyal ilaçlarla tedavi edilir. Bakteriyel enfeksiyonlar antibakteriyellerle (genellikle antibiyotikler olarak adlandırılır) tedavi edilirken, mantar enfeksiyonları sırasıyla antifungaller ve antiviraller ile tedavi edilir. Paraziter hastalıkları tedavi etmek için antiparazitik olarak bilinen geniş bir ilaç sınıfı kullanılır.

Tıbbi mikrobiyologlar genellikle mikrop suşu ve antibiyotik dirençleri, enfeksiyon bölgesi, antimikrobiyal ilaçların potansiyel toksisitesi ve hastanın sahip olduğu herhangi bir ilaç alerjisine göre hastanın doktoruna tedavi önerileri sunar.

Belirli bir organizmaya (bakteri, mantar vb.) Özgü ilaçların yanı sıra, bazı ilaçlar belirli bir organizma cinsine veya türüne özgüdür ve başka bir organizmada işe yaramayacaktır. Bu özgüllük nedeniyle tıbbi mikrobiyologlar tavsiyelerde bulunurken belirli antimikrobiyal ilaçların etkililiğini göz önünde bulundurmalıdır. Ayrıca, bir organizmanın suşları, türe karşı yaygın olarak etkili olsa bile, belirli bir ilaca veya ilaç sınıfına dirençli olabilir. Dirençli suşlar olarak adlandırılan bu suşlar, antibiyotik direncinin yayılması kötüleştikçe tıp endüstrisi için önemi giderek artan ciddi bir halk sağlığı endişesi sunmaktadır. Antimikrobiyal direnç, her yıl milyonlarca ölüme yol açan, giderek daha sorunlu bir konudur.

İlaç direnci genellikle mikropların bir antimikrobiyal ilacı kimyasal olarak etkisiz hale getirmesini veya bir ilacın alımını mekanik olarak durduran bir hücreyi içerirken, diğer ilaç direnci formları biyofilmlerin oluşumundan kaynaklanabilir. Bazı bakteriler, kateterler ve protezler gibi implante edilmiş cihazlar üzerindeki yüzeylere yapışarak ve başka hücrelerin yapışması için hücre dışı bir matris oluşturarak biyofilm oluşturabilir. Bu onlara, bakterilerin dağılabileceği ve konağın diğer kısımlarını enfekte edebileceği istikrarlı bir ortam sağlar. Ayrıca, hücre dışı matris ve bakteri hücrelerinin yoğun dış tabakası, iç bakteri hücrelerini antimikrobiyal ilaçlardan koruyabilir.

Tıbbi mikrobiyoloji sadece bir hastayı teşhis etmek ve tedavi etmekle ilgili değildir, aynı şekilde faydalı mikropların incelenmesini de içerir. Mikropların bulaşıcı hastalıklarla mücadelede ve sağlığı geliştirmede yardımcı olduğu gösterilmiştir. Alexander Fleming'in ek olarak bakteri türünden Streptomyces yeni antibiyotiklerin geliştirilmesi olarak penisilini keşfettiği gibi mikroplardan tedaviler geliştirilebilir. Mikroorganizmalar yalnızca bir antibiyotik kaynağı olmakla kalmaz, aynı zamanda, örneğin, daha iyi gastrointestinal sağlık sağlamak veya patojenleri inhibe etmek gibi, konakçıya sağlık yararları sağlamak için probiotics görevi probiotics görebilir.

Patojen

Biyolojide, en eski ve en geniş anlamıyla bir patojen, hastalık üretebilen herhangi bir şeydir. Bir patojene benzer şekilde bulaşıcı bir ajan veya basitçe bir mikrop olarak atıfta bulunulabilir.

Patojen terimi 1880'lerde kullanılmaya başlandı. Genel olarak terim, bulaşıcı bir mikroorganizma veya maddeyi, örneğin a, bakteri, protozoan, viroid veya mantarı tarif etmek için kullanılır. Küçük hayvanlar, örneğin belirli türdeki solucanlar ve böcek larvaları da benzer şekilde böcek üretebilir. Bununla birlikte, bu hayvanlar genellikle, yaygın olarak, patojenlerden ziyade parazit olarak anılır. Mikroskobik patojenik organizmalar da dahil olmak üzere mikroskobik organizmaların bilimsel çalışmasına mikrobiyoloji, diğer yandan bu patojenleri içerebilecek hastalıkların çalışılmasına patoloji denir. Bu arada parazitoloji, parazitlerin ve onları barındıran organizmaların bilimsel çalışmasıdır.

Patojenlerin bir konağı istila edebileceği birkaç yol vardır. Ana yollar, farklı epizodik zaman çerçevelerine sahiptir, ancak toprak, bir patojeni barındırmak için en uzun veya en kalıcı potansiyele sahiptir. İnsanlarda bulaşıcı ajanların neden olduğu hastalıklar, tüm hastalıklara patojenlerden kaynaklanmasa da patojenik hastalıklar olarak bilinir. Bazı hastalıklar, örneğin Huntington hastalığı, anormal genlerin kalıtımından kaynaklanır.

Patojenite

Patojenite, patojenlerin potansiyel hastalığa neden olma kapasitesidir. Patojenite, anlam olarak virülans ile ilgilidir, ancak bazı otoriteler onu nitel bir terim olarak ortaya çıkarmıştır, aksine ikincisi niceldir. Bu standartla, bir organizmanın belirli bir bağlamda patojenik veya patojenik olmadığı söylenebilir, ancak diğerinden daha patojenik olmadığı söylenebilir. Bu tür karşılaştırmalar, göreceli virülans açısından yerine açıklanmıştır. Patojenite, enfeksiyon riskini nicelleştiren bulaşıcılıktan benzer şekilde eşit değildir.

Bir patojen, toksin üretme, dokuya girme, kolonize etme, besinleri ele geçirme ve konağı bağışıklığı baskılama kabiliyeti açısından tanımlanabilir.

Bağlama bağlı patojenite

Bir hastalığın nedeni olarak tanımlandığında bütün bir bakteri türünden patojenik olarak bahsetmek yaygındır (bkz. Koch'un önerileri). Bununla birlikte, modern görüş, patojenitenin bir bütün olarak mikrobiyal ekosisteme bağlı olduğudur. Bir bakteri, bağışıklığı zayıflamış konakçılarda fırsatçı enfeksiyonlara katılabilir, plazmid enfeksiyonu yoluyla virülans faktörleri edinebilir, konakçı içinde farklı bir bölgeye aktarılabilir veya mevcut diğer bakterilerin baskın olarak sayılarındaki değişikliklere yanıt verebilir. Örneğin, farelerin mezenterik lenf bezlerinin Yersinia ile enfeksiyonu, muhtemelen bir immünolojik yara izi mekanizması ile bu bölgelerin Lactobacillus ile devam eden enfeksiyon sürecini temizleyebilir .

Ilgili kavramlar

Zehirlilik

Virülans (bir patojenin bir konağın uygunluğunu azaltma eğilimi), bir patojen, konakçı zayıflasa da, hastalıklı bir konakçıdan yayılabildiğinde gelişir. Yatay geçiş, aynı türün konakçıları arasında meydana gelirken, patojenin evrimsel başarısını konakçı organizmanın evrimsel başarısına bağlayarak ortakyaşama (popülasyonda yüksek morbidite ve mortalite döneminden sonra) doğru evrimleşme eğiliminde olan dikey geçiş meydana gelir. Evrimsel biyoloji, birçok patojenin, artan replikasyon hızları ile kazanılan uygunluğun, azalmış aktarımdaki ödünleşmelerle dengelendiği, ancak bu ilişkilerin altında yatan kesin mekanizmalar tartışmalı olan optimal bir virülans geliştirdiğini ileri sürer.

Bulaşma

Patojenlerin bulaşması, hava yoluyla, doğrudan veya dolaylı temas, cinsel temas, kan, anne sütü veya başka vücut sıvıları dahil olmak üzere birçok farklı yoldan ve fekal-oral yoldan gerçekleşir.

Patojen türleri

Prionlar

Prionlar, yanlış katlanmış durumlarını aynı tipteki başka bir esas olarak katlanmış proteinlere aktarabilen yanlış katlanmış proteinlerdir. Herhangi bir DNA veya RNA içermezler ve halihazırda var olan normal proteinleri yanlış katlanmış duruma dönüştürmek dışında bir başkasını kopyalayamazlar. Bu anormal şekilde katlanmış proteinler kesinlikle bazı hastalıklarda bulunur; örneğin, scrapie, sığır spongiform ensefalopati (deli dana hastalığı) ve Creutzfeldt-Jakob ail.

Virüsler

Virüsler, RNA veya DNA içeren, genellikle 20 ila 300 nanometre uzunluğunda küçük partiküllerdir. Replikasyon için bir konak hücre gerektirir. Viral patojenlerin neden olduğu hastalıklardan bazıları çiçek hastalığı, grip, kabakulak, kızamık, suçiçeği, ebola, HIV ve kızamıkçıktır.

Patojenler kesinlikle şu ailelerden gelmektedir: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae ve Togaviridae. HIV, 2018'de dünya çapında 37,9 milyon kişiyi etkileyen ailenin Retroviridae kayda değer bir üyesidir .

Bacteria

Boyu 0,15 ile 700 μM arasında değişebilen bakterilerin büyük çoğunluğu zararsızdır veya insanlara faydalıdır. Bununla birlikte, nispeten küçük bir liste bulaşıcı hastalıklara neden olabilir. Hastalığa neden olabilecekleri birkaç yol var. Ya konukçularının hücrelerini doğrudan etkileyebilirler, konukçularının hücrelerine zarar veren endotoksinler üretebilirler ya da konukçu hücrelerin zarar görmesine neden olacak kadar güçlü bir bağışıklık tepkisine neden olabilirler.

Hastalık yükünün en yüksek olduğu bakteriyel hastalıklardan biri, normalde Sahra altı Afrika'da 2013 yılında 1,5 milyon insanı öldüren Mycobacterium bakteri tüberkülozunun neden olduğu tüberkülozdur. Örneğin Streptococcus ve Pseudomonas gibi bakterilerin neden olabileceği pnömoni ve örneğin Shigella, Campylobacter ve Salmonella gibi bakterilerin neden olabileceği gıda kaynaklı hastalıklar gibi küresel olarak önemli başka hastalıklara Salmonella katkıda bulunun. Aynı şekilde, örneğin tetanoz, tifo, difteri, sifiliz ve cüzzam gibi enfeksiyonlara neden olur.

Mantarlar

Mantarlar, patojen olarak işlev görebilen ökaryotik organizmalardır. Candida albicans Pamukçukun en yaygın nedeni olan Cryptococcus ve şiddetli bir menenjite neden olabilen Cryptococcus neoformanlar dahil, insanlar için patojenik olan yaklaşık 300 bilinen mantar vardır. Tipik mantar spor boyutu <4,7 μm uzunluğundadır, ancak bazı sporlar daha büyük olabilir.

Yosun

Algler, patojenik çeşitlerin mevcut olmasına rağmen açıkça patojenik olmayan tek hücreli bitkilerdir. Protothecosis, köpeklerde, kedilerde, sığırlarda ve insanlarda klorofil içermeyen prototeka olarak bilinen bir yeşil alg türünün neden olduğu bir hastalıktır.

Diğer parazitler

Bir dizi protozoa ve helmint dahil olmak üzere bazı ökaryotik organizmalar vardır.

Patojen konaklar

Bacteria

Bakterilerin kendileri patojen olabilmesine rağmen, aynı şekilde bakterileri enfekte eden ve genellikle enfekte olan bakterinin death 'sine yol açan, aynı şekilde faj olarak bilinen patojenler tarafından da enfekte olabilirler. Yaygın olarak T7 ve Lamda fajı bulunur. Hem gram negatif hem de gram pozitif dahil olmak üzere her tür bakteriyi enfekte eden vardır. İnsanlar dahil başka türlere bulaşan bile, bir faj ile enfekte olabilir.

Bitkiler

Bitkiler, bakteriler, mantarlar, nematodlar ve hatta başka bitkiler de dahil olmak üzere çok çeşitli patojen türlerine ev sahipliği yapabilir. Dikkate değer bitkiler arasında Hawaii ve Güneydoğu Asya'daki çiftçilere milyonlarca dolarlık zarar veren Papaya Beijerinck ringpotu ve bilim adamı Martinus'un Beijerinck 1898'de virüs terimini kullanmasına neden olan Tütün mozaiği Beijerinck sayılabilir. Bakteriyel bitki patojenleri de aynı şekilde ciddi bir hastalıktır. birçok bitki türünde yaprak lekelerine, yanıklara ve çürümelere neden olan problem. Bitkiler için ilk iki bakteriyel patojen, yaprak kararmasına ve patates, domates ve muzda başka sorunlara neden olan P. Syringae ve R.Solanacearum'dur.

Mantarlar, bitkiler için diğer önemli patojen türüdür. Daha kısa bitki boyu, ağaç gövdelerinde büyüme veya çukurlar, kök veya tohum çürümesi ve yaprak lekeleri gibi çok çeşitli sorunlara neden olabilirler. Yaygın ve ciddi bitki mantarları arasında pirinç patlaması mantarı, Hollanda karaağaçları, kestane yanıklığı ve kiraz, erik ve şeftalinin siyah düğüm ve kahverengi çürüklüğü hastalıkları bulunur. Tek başına mahsul veriminde% 65'e varan bir azalmaya neden olduğu tahmin edilmektedir.

Genel olarak, bitkiler geniş bir patojen yelpazesine sahiptir ve bitki patojenlerinin neden olduğu hastalıkların yalnızca% 3'ünün yönetilebileceği tahmin edilmektedir.

Hayvanlar

Hayvanlar, insanlar, bakteriler ve mantarlar gibi aynı veya benzer patojenlerin birçoğuyla enfekte olur. Öte yandan vahşi hayvanlar sıklıkla hastalanır, daha büyük tehlike çiftlik hayvanları içindir. Kırsal ortamlarda, çiftlik hayvanı ölümlerinin% 90'ı veya daha fazlasının patojenlere atfedilebileceği tahmin edilmektedir. Tipik olarak Deli Dana Ailesi olarak bilinen sığır süngerimsi ensefalopati, hayvanları etkileyen birkaç hastalıktan biridir. Diğer hayvan hastalıkları, BIV ve FIV dahil olmak üzere İnsan immün yetmezliği( HIV) ile ilgili nedenlerin neden olduğu çeşitli immün yetmezlik bozukluklarını içerir. BIV FIV

İnsanlar

İnsanlar, bakteriler, mantarlar ve insanları etkileyen birçok patojen türü ile enfekte olabilir ve örneğin hapşırma, öksürme, ateş, kusma ve hatta death gibi semptomlara neden olabilir. Bu semptomların bir kısmı kendisinden kaynaklanırken, bir kısmı da enfekte kişinin bağışıklık sisteminin yerleşmiş düzeninden kaynaklanır.

Tedavi

Prion

Birçok girişime rağmen, bugüne kadar hastalıkların ilerlemesini durduran hiçbir tedavi gösterilmemiştir.

Virüs

Bazı viral patojenler için çeşitli önleme ve tedavi seçenekleri mevcuttur. Aşılar, çeşitli viral patojenlere karşı yaygın ve etkili bir önleyici tedbirdir. Aşılar, potansiyel konakçı vahşi doğada karşılaştığında, bağışıklığın oluşturduğu düzen enfeksiyona karşı hızlı bir şekilde savunma yapabilsin diye, konağın immün yerleşik düzenini hazırlar. Aşılar örneğin kızamık, kabakulak, kızamıkçık ve grip gibi hastalıklarda mevcuttur. Örneğin HIV, dang humması ve chikungunya gibi bazıların aşıları yoktur.

Viral enfeksiyonların tedavisi genellikle viral patojenin kendisini etkileyen herhangi bir ilacı sağlamak yerine enfeksiyonun semptomlarını tedavi etmeyi içerir. Viral bir enfeksiyonun semptomlarının tedavi edilmesi, konakçıya, viral patojene karşı antikorlar geliştirmek için yerleşik bir sıra verir ve bu daha sonra enfeksiyonu temizler. Bazı durumlarda, karşı tedavi gereklidir. Bu duruma yönelik bir örnek HIV benzer şekilde bilinen antiretroviral tedavi, burada ART ya da HAART, bağışıklık hücresi kaybı ve ilerlemeyi önlemek için gereklidir AIDS .

Bacteria

Viral patojenler gibi, belirli bakteriyel patojenlerin neden olduğu enfeksiyon da aşılarla önlenebilir. Bakteriyel patojenlere karşı aşılar, anthrax aşısı ve pnömokok aşısını içerir. Pek çok başka bakteriyel patojen, önleyici tedbir olarak aşılardan yoksundur, ancak bu bakterilerin neden olduğu enfeksiyon genellikle antibiyotiklerle tedavi edilebilir veya önlenebilir. Yaygın antibiyotikler arasında amoksisilin, siprofloksasin ve doksisiklin bulunur. Her antibiyotik, karşı etkili olduğu farklı bakterilere ve bu bakterileri öldürmek için farklı mekanizmalara sahiptir. Örneğin, doksisiklin, hem gram negatif hem de gram pozitif bakterilerde yeni proteinlerin sentezini inhibe ederek etkilenen bakterilerin death 'sine yol açar .

Kısmen antibiyotiklerin ihtiyaç duyulmadığı durumlarda aşırı reçete edilmesinden dolayı, bazı bakteriyel patojenler antibiyotik direnci geliştirmiş ve klasik antibiyotiklerle tedavi edilmesi zorlaşmaktadır. Genetik olarak eşit olmayan MRSA adı verilen bir tür, yaygın antibiyotiklerle tedavisi zor olan bakteriyel bir patojen örneğidir. Center for CDC Hasta Control( CDC) tarafından 2013 yılında yayınlanan bir rapor, Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl en az 2 milyon kişinin antibiyotiğe dirençli bakteriyel enfeksiyon CDC kaptığını ve en az CDC 23.000 kişinin bu enfeksiyonlardan öldüğünü tahmin ediyor.

Mantarlar

Mantar patojenlerinin neden olduğu enfeksiyon, mantar önleyici ilaçlarla tedavi edilir. Örneğin sporcu ayağı, sporcu kaşıntısı ve saçkıran gibi mantar enfeksiyonları deri enfeksiyonlarıdır ve Clotrimazole gibi topikal mantar önleyici ilaçlarla tedavi edilebilir. Diğer bir yaygın mantar enfeksiyonları, maya suşu Candida albicans enfeksiyonlarını içerir. Candida, tipik olarak pamukçuk olarak adlandırılan ağız veya boğaz enfeksiyonlarına neden olabilir veya vajinal enfeksiyonlara neden olabilir. Bu iç enfeksiyonlar, mantar önleyici kremlerle veya ağızdan ilaçlarla tedavi edilebilir. Dahili enfeksiyonlar için yaygın anti-fungal ilaçlar arasında Fluconazole Echinocandin ilaç ailesi ve Fluconazole bulunur.

Yosun

Algler tipik olarak patojen olarak düşünülmez, ancak Prototheca cinsinin insanlarda hastalığa neden olduğu bilinmektedir. Bu tür bir enfeksiyonun tedavisi şu anda araştırılmaktadır ve klinik tedavide tutarlılık yoktur.

Cinsel etkileşimler

Birçok patojen cinsel etkileşim yeteneğine sahiptir. Bunlar arasında cinsel etkileşim, doğal genetik dönüşümün etkisiyle aynı türe ait hücreler arasında meydana gelir. Dönüşüm, DNA 'nin bir donör hücreden bir alıcı hücreye transferini ve donörün DNA rekombinasyon yoluyla alıcı genomuna entegrasyonunu içerir. Doğal transformasyona sahip bakteriyel patojenlerin örnekleri Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae ve Streptococcus pneumoniae 'dir.

Ökaryotik patojenler genellikle mayoz ve eşleşme içeren bir eylemle cinsel etkileşim yeteneğine sahiptir. Mayoz, homologous kromozomlarının yakın bir şekilde eşleşmesini ve aralarında rekombinasyonu içerir. Cinsiyet yeteneğine sahip ökaryotik patojenlerin örnekleri arasında protozoan parazitleri Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis ve Aspergillus fumigatus, Candida albicans ve Cryptococcus neoformans Cryptococcus mantarları bulunur..

İki veya daha fazla viral genom aynı konakçı hücreye girdiğinde virüsler benzer şekilde cinsel etkileşime girebilir. Bu eylem, homologous genomlarının eşleştirilmesini ve çokluk reaktivasyonu olarak adlandırılan bir eylemle bunlar arasında rekombinasyonu içerir. Bu eyleme maruz kalanların örnekleri, herpes simplex, insan immün yetmezliği ve vaccinia'dır.

Bakteriler, mikrobiyal ökaryotlar homologous velerdeki cinsel süreçlerin tümü, ilgili hedef konakçıların savunmalarıyla patojenlerin genomuna verilen genom hasarlarının onarımını kolaylaştırdığı görülen homologous genomları arasındaki rekombinasyonu içerir .

Prion

Prionlar, yanlış katlanmış şekillerini aynı proteinin normal varyantlarına aktarabilen yanlış katlanmış proteinlerdir. İnsanlarda ve diğer birçok hayvanda birçok ölümcül ve bulaşıcı nörodejeneratif hastalığı karakterize ederler. Normal proteinin yanlış katlanmasına neyin neden olduğu bilinmemektedir, ancak anormal üç boyutlu yapının, yakındaki protein moleküllerini aynı şekle indirerek bulaşıcı özellikler kazandırdığından şüphelenilmektedir. Kelime, proteinli bulaşıcı parçacık dan türemiştir. Bir proteinin enfeksiyöz bir ajan olarak varsayılmış rolü, tümü nükleik asitler (DNA, RNA veya her ikisi) içeren, bakteriler, mantarlar ve parazitler gibi bilinen diğer tüm enfeksiyöz ajanlara karşılık gelir .

Spesifik hizmeti belirsiz olan proteinin( PrP) prion varyantlarının, koyunlarda scrapie, geyiklerde kronik israf hastalığı( CWD) dahil bulaşıcı süngerimsi ensefalopatilerin (TSE'ler) nedeni olduğu varsayılmaktadır( CWD). BSE) sığırlarda (genellikle deli dana hastalığı olarak bilinir) ve insanlarda Creutzfeldt-Jakob ail( CJD). Memelilerde bilinen tüm hastalıklar beynin veya başka bir sinir dokusunun yapısını etkiler; hepsi ilerleyicidir, bilinen etkili bir tedavisi yoktur ve her zaman ölümcüldür. 2015 yılına kadar, bilinen tüm memeli hastalıklarının( PrP) proteinden kaynaklandığı düşünülüyordu ; yine de 2015'te birden fazla yerleşik düzen atrofisi( MSA) bulaşıcı olduğu bulundu ve bir alfa-sinüklein formundan kaynaklandığı varsayıldı.

Prionlar, enfekte olmuş dokuda biriken ve doku hasarı ve hücre death ile ilişkili olan amiloid adı verilen anormal protein kümeleri oluşturur. Amiloidler, Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı gibi başka birçok nörodejeneratif hastalıktan da sorumludur. Agregalar stabildir ve bu yapısal stabilite, kimyasal ve fiziksel ajanlar tarafından denatürasyona dirençli oldukları anlamına gelir: sıradan dezenfeksiyon veya pişirme ile yok edilemezler. Bu, bu partiküllerin atılmasını ve muhafazasını zorlaştırır.

Hasta, bir tür proteopati veya yapısal olarak anormal proteinlerin tümüdür. İnsanlarda, Creutzfeldt-Jakob ail( CJD), varyantı( vCJD), Gerstmann-Sträussler-Scheinker sendromu( GSS), ölümcül ailesel uykusuzluğun( FFI) FFI nedeni olduğuna inanılıyor. kuru verilebilir. Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve amiyotrofik lateral skleroz( ALS) eyleminde rol oynayabileceğine dair benzer kanıtlar vardır ve bunlar benzeri hastalıklar olarak adlandırılmıştır. Birkaç maya proteini de benzer şekilde sahipojenik özelliklere sahip olarak tanımlanmıştır. Replikasyon, tıpkı diğer replikasyon formlarında olduğu gibi epimutasyona ve doğal seleksiyona tabidir ve yapıları türler arasında biraz farklılık gösterir.

Prion proteini

Yapı

( PrP) ' PrP den yapılan protein, sağlıklı insanlarda ve hayvanlarda bile tüm vücutta bulunur. Bununla birlikte, bulaşıcı materyalde bulunan PrP, farklı bir yapıya sahiptir ve vücuttaki esas olarak proteinleri parçalayabilen enzimler olan proteazlara karşı dirençlidir. Proteinin normal formu PrP Colarak adlandırılır, diğer yandan bulaşıcı formu PrP Scolarak adlandırılır - C hücresel PrP anlamına gelir, diğer taraftan Sc scrapie, prototipik PrP hastalık anlamına gelir. koyunlarda meydana gelir. Öte yandan, PrP Cyapısal olarak iyi tanımlanmıştır, PrP Scesasen çoklu dağılımdır ve nispeten zayıf bir seviyede tanımlanmıştır. PrP fold ' ye in vitro olarak daha fazla veya daha az iyi tanımlanmış izoformlara indüklenebilir ve bunların in vivo patojenik form (lar) la ilişkileri hala net değildir.

PrP C

PrP C, hücrelerin zarlarında bulunan normal bir proteindir. 209 amino asit (insanlarda), bir disülfid bağı, 35-36 kDa moleküler kütlesi ve tam anlamıyla alfa-sarmal bir yapıya sahiptir. Çeşitli topolojik biçimler mevcuttur; bir hücre yüzeyi glikolipid yoluyla tutturulmuş ve iki transmembran formu. Normal protein çökelemez; santrifüj teknikleriyle ayrılamayacağı anlamına gelir. Hizmeti, araştırılmaya devam eden bir complex sorunudur. PrP C, bakır (II) iyonlarını yüksek afinite ile bağlar. Bu bulgunun önemi net değildir, ancak PrP yapısı veya hizmetiyle ilgili olduğu varsayılmaktadır. PrP C, proteinase tarafından kolayca sindirilir proteinase K ve glikofosfatidilinozitol( GPI) glikolipid GPI ankorunu phospholipase ayıran enzim fosfoinositid phospholipase C (PI-PLC) tarafından in vitro hücre yüzeyinden serbest bırakılabilir. PrP ' nin in vivo hücre-hücre yapışmasında ve hücre içi sinyallemede önemli roller oynadığı ve bu nedenle beyindeki hücre-hücre iletişiminde rol oynadığı bildirilmiştir. GPI PrP

PrP res

Proteaza dirençli PrP Sc-benzeri protein (PrP res), yapısal olarak değiştirilen ve in vitro olarak yanlış katlanmış proteinase K-dirençli forma dönüştürülen herhangi bir PrP cizoformuna verilen addır. PrP modeli dönüşümü için CPrP için olan Scin vitro, Saborío et al. hızla PrP dönüştürülmüş Cbir PrP içine resproteini yanlış katlanması siklik amplifikasyonu kapsayan bir usul ile. PrP res terimi, enfeksiyöz dokudan izole edilmiş ve bulaşıcı süngerimsi ensefalopati ajanı ile bağlantılı olan PrP Scarasını ortaya çıkarmak için kullanılmıştır. PrP'den farklı olarak proteinase et al. Sc, PrP resmutlaka bulaşıcı olmayabilir.

PrP Sc

Enfeksiyöz izoform PrP PrP olarak bilinen, Sc, sadece ya da normal PrP dönüştürmek mümkün olan Cı için şekil veya şekli değiştirilerek bulaşıcı izoform haline proteinler; bu da proteinlerin birbirine bağlandığı süreci değiştirir. PrP Scher zaman hastalığa neden olur. PrP tesisinin 3 boyutlu yapısının rağmen Sc bilinmemektedir, bu β-tabaka yapısı oldukça normal bir α-sarmal yapısını daha yüksek bir paya sahiptir. Bu anormal izoformların amyloid kümeleşmeleri, plaklar oluşturmak için biriken oldukça yapılandırılmış amyloid lifleri oluşturur. Her bir lifin ucu, üzerine serbest protein moleküllerinin bağlanabileceği ve lifin büyümesine izin veren bir şablon görevi görür. Çoğu durumda, yalnızca PrP Enfeksiyöz PrP Scile özdeş bir amino asit sekansına sahip moleküller büyüyen fibere dahil edilir. Bununla birlikte, nadir türler arası aktarım da aynı şekilde mümkündür.

Normal servis PrP

Proteinin fizyolojik hizmeti hala tam olarak anlaşılamamıştır. Öte yandan, in vitro deneylerden elde edilen veriler pek çok farklı rol olduğunu ortaya koymaktadır, PrP knockout fareleri üzerinde yapılan çalışmalar, bu hayvanların yalnızca küçük anormallikler sergilediği gerekçesiyle yalnızca sınırlı bilgi sağlamıştır. Farelerde yapılan araştırmada, periferik sinirlerdeki PrP proteinlerinin bölünmesinin Schwann hücrelerinde myelin onarımının aktivasyonuna neden olduğu ve PrP protein eksikliğinin bu hücrelerde demiyelinasyona neden olduğu bulunmuştur.

PrP ve düzenlenmiş hücre ölümü

MAVS, RIP1 ve RIP3, vücudun başka yerlerinde bulunan proteinlere benzer. Benzer şekilde, viryonların çevreleyen diğer hücrelere yayılmasını önlemek için bir viral enfeksiyon durumunda düzenlenmiş hücreyi death başlatan ipliksi amyloid liflerine polimerize olurlar. death

PrP ve uzun süreli hafıza

2005'teki kanıtların gözden geçirilmesi, PrP ' nin uzun süreli belleğin korunmasında normal bir hizmeti olabileceğini öne sürdü. Ek olarak, 2004 yılında yapılan bir çalışma, normal hücresel PrP proteini için genlerden yoksun farelerin hipokampal uzun vadeli potansiyalizasyonun değiştiğini PrP bulmuştur. Bunun neden nöronal protein CPEB'nin maya proteinlerine benzer bir genetik diziye sahip olduğunu açıklayabilecek yeni bir çalışma. CPEB'nin benzeri oluşumu, uzun süreli hafıza oluşumu ile ilişkili uzun vadeli sinaptik değişiklikleri sürdürmek için gereklidir.

PrP ve kök hücre yenilenmesi

Whitehead Biyomedikal Araştırma Enstitüsü'nün 2006 tarihli bir makalesi, PrP modunun veya kök hücreler üzerindeki ekspresyon tarzının, bir organizmanın kemik iliğini kendi kendini yenilemesi için gerekli olduğunu göstermektedir. Çalışma, tüm uzun vadeli hematopoietik kök hücrelerin hücre zarlarında PrP eksprese ettiğini ve PrP-null kök hücreli hematopoietik dokuların hücre tükenmesine karşı artan duyarlılık sergilediğini gösterdi.

PrP ve doğuştan gelen bağışıklık

Dair bazı kanıtlar vardır PrP modu veya PRNP, ekspresyon şekilde olarak, doğal bağışıklık rol oynayabilir PrP geni, bir çok viral enfeksiyonlar ve yukarı regüle edilir PrP da dahil olmak üzere manyes, karşı antiviral özelliklere sahiptir HIV : .

Prion çoğaltma

Yalnızca protein içeren bir yolla nasıl çoğaldığını açıklamaya çalışan ilk hipotez, heterodimer modeliydi. Bu model, tek bir PrP Scmolekülünün tek bir PrP Cmolekülüne bağlandığını ve bunun PrP Sc'yedönüşümünü katalize ettiğini varsaydı. İki PrP Scmolekülü daha sonra ayrılır ve daha fazla PrP Cdönüştürmek için devam edebilir. Bununla birlikte, bir kopyalama modeli, her iki şeyin nasıl yayıldığını ve kendiliğinden ortaya çıkışlarının neden bu kadar nadir olduğunu açıklamalıdır. Manfred öz heterodimer modeli PrP gerektirdiğini gösterdi Scyaklaşık 10 kat dönüşüm reaksiyon hızını arttıran, olağanüstü etkili bir katalizör olduğu ¹⁵. PrP Scise bu sorun ortaya çıkmaz.yalnızca kümelenmiş formlarda mevcuttur, örneğin amyloid, burada işbirliği kendiliğinden dönüşüme bir engel oluşturabilir. Dahası, önemli çabalara rağmen, bulaşıcı monomerik PrP Schiçbir zaman izole edilmemiştir.

Alternatif bir model, PrP Sc'ninsadece fibriller olarak var olduğunu ve fibril uçlarının PrP C'yibağladığını ve onu PrP Sc'yedönüştürdüğünü varsayar. Hepsi bu olsaydı, miktarı doğrusal olarak artacak ve daha uzun fibriller oluşturacaktı. Ancak hem PrP Schem de enfeksiyöz partikül miktarının üssel büyümesi, hastalık sırasında gözlenir. Bu, fibril kırılmasının hesaba katılmasıyla açıklanabilir. Fibril büyümesi ve fibril kırılmasının kombinasyonundan kaynaklanan üstel büyüme oranı için matematiksel bir çözüm bulunmuştur. Üstel büyüme oranı, popüler olarak PrP C'ninkareköküne bağlıdır.konsantrasyonu. Kuluçka süresi üstel büyüme oranı ile belirlenir ve transgenik farelerdeki hastalıklara ilişkin in vivo veriler bu tahminle eşleşir. Aynı karekök bağımlılığı, aynı şekilde, çeşitli farklı amyloid proteinleri ile yapılan deneylerde in vitro olarak görülmektedir .

Çoğaltma mekanizmasının ilaçların tasarlanması için çıkarımları vardır. Hastalıkların kuluçka dönemi çok uzun olduğu için, etkili bir ilacın hepsini ortadan kaldırması gerekmez, basitçe üstel büyüme oranını yavaşlatması gerekir. Modeller, mümkün olan en düşük dozda bir ilaç kullanarak bunu başarmak için en etkili işlemin, fibril uçlarına bağlanan ve artık büyümelerini engelleyen bir ilacı ortaya çıkarmak olduğunu öngörüyor.

Hastalıklar

Neden olduğu hastalıklar

Etkilenen hayvan (lar)

rahatsız

Koyun, Keçi (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

scrapie

Sığır (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Deli dana hastalığı

Deve (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Deve süngerimsi ensefalopati( CSE)

Vizon (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

TME Bulaşıcı vizon ensefalopatisi( TME)

Ak kuyruklu geyik, geyik, katır geyiği, geyik (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Kronik zayıflama CWD hastalığı( CWD)

Kedi (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Kedi süngerimsi ensefalopati( FSE)

Nyala, Oryx, Greater Kudu (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Egzotik toynaklı ensefalopati (EUE)

Devekuşu (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Spongiform ensefalopati (Bulaşıcı olduğu gösterilmemiştir.)

İnsan (Etkilenen hayvan (lar))

rahatsız

Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)

İatrojenik Creutzfeldt – Jakob ail (iCJD)

Varyant Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)

Ailevi Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)

Sporadik Creutzfeldt – Jakob ail (sCJD)

Gerstmann – Sträussler – Scheinker sendromu( GSS)

Ölümcül ailevi uykusuzluk( FFI)

Kuru

Ailevi süngerimsi ensefalopati

Değişken proteaz duyarlıopati (VPSPr)

Prionlar, normal doku yapısını bozan amyloid olarak bilinen plaklar oluşturmak için merkezi sinir sistemi oluşturulmuş düzen içinde hücre dışı olarak toplanarak nörodejeneratif hastalığa neden olur. Bu bozulma, nöronlarda vakuol oluşumu nedeniyle ortaya çıkan süngerimsi mimari ile dokuda delikler ile karakterizedir. Diğer histolojik değişiklikler arasında astroglioz ve enflamatuar bir reaksiyonun olmaması yer alır. Öte yandan hastalıklar için kuluçka süresi nispeten uzundur (5 ila 20 yıl), semptomlar ortaya çıktığında hastalık hızla ilerler ve beyin hasarına ve death 'ye yol açar. Nörodejeneratif semptomlar arasında konvülsiyonlar, demans, ataksi (denge ve koordinasyon bozukluğu) ve davranışsal veya kişilik değişiklikleri olabilir.

Bilinen tüm hastalıklar tedavi edilemez ve ölümcüldür. Bununla birlikte, farelerde geliştirilen bir aşı, insanlarda enfeksiyonlara direnmek için bir aşı sağlama konusunda fikir verebilir. Ayrıca, 2006 yılında bilim adamları, sığırları üretim için gerekli bir gene sahip olmayan genetik olarak değiştirdiklerini açıkladılar - sonuç olarak teorik olarak onları BSE 'ye bağışık hale BSE getirdiler, bu da esas olarak protein içermeyen farelerin scrapie proteininin neden olduğu enfeksiyona dirençli olduğunu gösteren araştırmalara BSE dayanıyordu. 2013'te yapılan bir araştırma, Birleşik Krallık'taki her 2000 kişiden vCJD 1'inin 'ye neden olan bulaşıcı proteini barındırabileceğini ortaya vCJD çıkardı.

Protein( PrP) tüm memelilerde çok benzer olduğu için pek çok farklı memeli türü hastalıklardan etkilenebilir. PrP Birbirine benzemeyen türler arasındaki PrP ' deki küçük farklılıklar nedeniyle, bir PrP ailenin bir türden diğerine geçmesi olağandışıdır. Yine de insanlarda görülen Creutzfeldt-Jakob ail varyantının, sığırları yaygın olarak enfekte eden, sığırlarda spongiform ensefalopatiye neden olan ve enfekte et yoluyla bulaşan bir hastalıktan kaynaklandığı düşünülmektedir.

2015 yılına kadar bilinen tüm memeli hastalıklarının PrP proteininden kaynaklandığı düşünülüyordu ; 2015'te birden fazla yerleşik düzen atrofisinin bulaşıcı olduğu bulundu ve alfa-sinüklein adı verilen bir proteinin yeni, yanlış katlanmış formundan kaynaklandığı varsayıldı. Proteinin endojen, uygun şekilde katlanmış formu PrP C(Yaygın veya Hücresel için) olarak gösterilirken, hastalığa bağlı, yanlış katlanmış form, ilk önce hastalıklara ve nörodejenerasyona bağlı hastalıklardan birinin ardından PrP Sc(Scrapie için) olarak adlandırılır. PrP Cbirleştirilerek oluşturulabilmesine rağmen kesin yapısı bilinmemektedir., poliadenilik asit ve bir protein yanlış katlanma siklik amplifikasyon (PMCA) reaksiyonunda lipidler. Bu işlem ayrıca, replikasyonun bağımlı nükleik asitler olmadığının kanıtıdır.

Bulaşma

Hastalıkların üç farklı şekilde ortaya çıkabileceği kabul edilmiştir: edinilmiş, ailesel veya sporadik. Hastalıklı formun, yapısını yeniden düzenlemesini sağlamak için doğrudan normal formla etkileşime girdiği varsayılır. Bir fikir, Protein X hipotezi olduğunu bir şekilde henüz tanımlanmamış hücresel protein (Protein X) PrP dönüşüm sağlar CPrP için olan Scbirlikte içine ikisinin her bir molekül getirerek complex .

Hayvanlarda enfeksiyonun birincil işlemi yutmadır. Ölü hayvanların kalıntıları ve idrar, tükürük ve diğer vücut sıvıları yoluyla çevrede birikebileceği düşünülmektedir. Daha sonra kil ve diğer minerallere bağlanarak toprakta oyalanabilirler.

Bir California Üniversitesi araştırma ekibi, gübrede enfeksiyonun meydana gelebileceği teorisine kanıt sağladı. Ayrıca gübre, su rezervuarlarını çevreleyen birçok alanda bulunduğundan, ek olarak birçok ekin tarlasında kullanıldığı gibi, yaygın bulaşma olasılığını da artırmaktadır. Ocak 2011'de araştırmacıların, laboratuvar farelerinde scrapie enfeksiyonu ile bağlantılı bir hayvan testi deneyinde aerosol partikülleri üzerinde havadan bulaşma yoluyla yayılan keşifler keşfettikleri bildirildi. İnfertilite tedavisi için uygulanan idrar kaynaklı insan menopozal gonadotropinin kullanımıyla bulaşabileceği fikrini destekleyen ilk kanıtlar 2011 yılında yayınlandı.

Bitkilerdeki prionlar

2015 yılında, Houston'daki Teksas Sağlık Bilimleri Merkezi'ndeki araştırmacılar, bitkilerin bir vektör fors olabileceğini keşfettiler. Araştırmacılar, kronik CWD yorgunluktan ölen bir geyiğin( CWD) gömüldüğü yerde büyüyen hamster otunu beslediklerinde, hamsterler CWD ile hastalandı, bu da bitkilere CWD bağlanarak onları daha sonra yaprağa götürebileceğini öne sürüyor. ve otçullar tarafından yenebilecekleri kök yapısı, dolayısıyla döngüyü tamamlar. Sonuç olarak, çevrede giderek artan sayıların olması mümkündür.

Sterilizasyon

Nükleik aside sahip bulaşıcı parçacıklar, devam eden replikasyonlarını yönlendirmek için ona bağımlıdırlar. Bununla birlikte, proteinin normal versiyonları üzerindeki etkilerinden dolayı bulaşıcıdır. Dolayısıyla sterilizasyonlar, proteinin, molekülün normal proteinlerin anormal katlanmasını artık indükleyemeyeceği bir duruma denatürasyonunu gerektirir. Bu tür işlemlerle bulaşıcılıklarının azaltılabilmesine rağmen, genellikle proteazlara, ısıya, iyonlaştırıcı radyasyona ve formaldehit işlemlerine oldukça dirençlidir. Etkili dekontaminasyon, protein hidrolizine veya protein üçüncül yapısının azaltılmasına veya yok edilmesine dayanır. Örnekler arasında sodyum hipoklorit, sodyum hidroksit ve kuvvetli asidik deterjanlar örneğin LpH bulunur.. Basınçlı buharlı bir otoklavda 18 dakika süreyle 134 ° C (273 ° F) 'nin, hastalık ajanını deaktive etmede bir şekilde etkili olduğu bulunmuştur. Ozon sterilizasyonu şu anda potansiyel bir denatürasyon ve deaktivasyon işlemi olarak incelenmektedir. Tamamen denatüre olmuş bir enfeksiyöz durumun yenilenmesi hala sağlanamamıştır; yine de, kısmen denatüre olmuş maddeler, belirli yapay koşullar altında enfektif bir duruma yeniden doğallaştırılabilir.

Dünya Sağlık Örgütü, ısıya dayanıklı tüm cerrahi aletlerin sterilizasyonu için aşağıdaki üç prosedürden herhangi birini, cihazlarla kontamine olmadıklarından emin olmak için önermektedir:

1N sodyum hidroksit içine daldırın ve 121 ° C'de 30 dakika yerçekimiyle yer değiştirmeli bir otoklava yerleştirin; temiz; suyla durulayın; ve ardından rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.

1 saat süreyle 1N sodyum hipoklorite (milyonda mevcut klor başına 20.000 parça) daldırın; aletleri suya aktarmak; yerçekimi deplasmanlı bir otoklavda 121 ° C'de 1 saat ısı; temiz; ve ardından rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.

1 saat süreyle 1N sodyum hidroksit veya sodyum hipoklorite (milyonda 20.000 parça mevcut klor) daldırın; çıkarın ve suyla durulayın, ardından açık bir tavaya aktarın ve yerçekimi ile yer değiştirmeli (121 ° C) veya gözenekli yük (134 ° C) otoklavda 1 saat ısıtın; temiz; ve ardından rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.

Doğada bozulma direnci

Çok büyük kanıtlar, bozulmaya direndiğini ve çevrede yıllarca kaldığını ve proteazların bunları bozmadığını göstermektedir. Deneysel kanıtlar, sınırların zamanla azaldığını gösterirken, diğer yandan toprak sınırlarının sabit veya artan seviyelerde kaldığını ve bunun muhtemelen çevrede biriktiğini düşündürdü.

Mantarlar

Proteinler benzer şekilde bazı mantarlarda bulunur ve bu da memelileri anlamaya yardımcı olur. Mantarlar, konakçılarında hastalığa neden olmuyor gibi görünmektedir.Mayada, proteinin konfigürasyona yeniden katlanması şaperon proteinleri, örneğin Hsp104 tarafından desteklenir. amyloid Bilinenlerin tümü bir amyloid fold oluşumunu indükler, burada protein polimerize olur ve sıkı bir şekilde paketlenmiş beta tabakalarından oluşan bir yığın oluşturur. Amiloid agregaları uçlarında büyüyen fibrillerdir ve kırılma, büyüyen iki ucun dört büyüyen uç olmasına neden olduğunda çoğalır. Hastalıkların kuluçka dönemi, doğrusal büyüme ve agregaların kırılması arasında bir denge olan replikasyonla ilişkili üstel büyüme oranı ile belirlenir.

Saccharomyces cerevisiae Şablonlu konformasyonel değişiklik sergileyen mantar proteinleri, 1990'ların başında Reed Wickner tarafından mayada Saccharomyces cerevisiae keşfedildi. Memelilere mekanik benzerliklerinden dolayı maya olarak adlandırıldılar. Bunun ardından, Podospora anserina mantarında da benzer şekilde bir bulunmuştur. Tezler, PrP 'ye ek olarak davranırlar, ancak genellikle konakçıları için toksik değildir. Whitehead Enstitüsündeki Susan Lindquist'in grubu, bazı mantarların herhangi bir hastalık durumuyla ilişkili olmadığını, ancak yararlı bir role sahip olabileceğini savundu; yine de, NIH ' deki araştırmacılar NIH aynı şekilde mantarların hastalıklı bir durum olarak kabul edilebileceğini öne süren argümanlar sunmuşlardır. Mantar proteinlerinin, çeşitli ortamlarına uyum sağlama yeteneklerini artıran mikroorganizma için yararlı olan belirli işlevler geliştirdiğine dair kanıtlar vardır.

Mantarlar üzerinde yapılan araştırmalar, yalnızca protein konseptine güçlü bir destek vermiştir, çünkü bir durumla hücrelerden ekstrakte edilen saflaştırılmış proteinin, in vitro olarak proteinin normal formunu yanlış katlanmış bir forma dönüştürdüğü ve eylemde ilgili bilgileri koruduğu gösterilmiştir. devletin suşlarını farklı kılmak. Aynı şekilde, bir proteinde a'ya dönüşümü destekleyen bölgeler olan alanlara biraz ışık tutmuştur. Mantarlar, yayılma için gerekli kofaktör eksikliğinden dolayı bulaşıcı memelilerden eşit görünmese de, herkes için geçerli olabilecek dönüştürme mekanizmaları önermeye yardımcı oldular. Karakteristik alanlar türler arasında değişebilir - örneğin, karakteristik mantar alanları memelilerde bulunmaz.

Mantarlar prionları

Protein

Doğal ev sahibi

Normal işlev

Prion durumu

Prion fenotipi

Yıl tanımlandı

Doğal konak - Ure2p (Protein)

Saccharomyces cerevisiae

Normal işlev - Ure2p (Protein)

Azot katabolit baskılayıcı

Prion durumu - Ure2p (Protein)

(URE3)

Prion fenotipi - Ure2p (Protein)

Zayıf nitrojen kaynaklarında büyüme

Tanımlanan yıl - Ure2p (Protein)

1994

Doğal konak - Sup35p (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Sup35p (Protein)

Çeviri sonlandırma faktörü

Prion durumu - Sup35p (Protein)

(PSI +)

Prion fenotipi - Sup35p (Protein)

Artan saçma bastırma seviyeleri

Tanımlanan yıl - Sup35p (Protein)

1994

Doğal konak - HET-S (Protein)

Podospora anserina

Normal işlev - HET-S (Protein)

heterokaryon uyumsuzluğunu düzenler

Prion durumu - HET-S (Protein)

(Het-s)

Prion fenotipi - HET-S (Protein)

Uyumsuz suşlar arasında heterokaryon oluşumu

Tanımlanan yıl - HET-S (Protein)

Hiçbir şey değil

Doğal konak - Rnq1p (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Rnq1p (Protein)

Protein şablon faktörü

Prion durumu - Rnq1p (Protein)

(RNQ +), (PIN +)

Prion fenotipi - Rnq1p (Protein)

Başkalarının bir araya gelmesini teşvik eder

Tanımlanan yıl - Rnq1p (Protein)

Hiçbir şey değil

Doğal konak - Swi1 (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Swi1 (Protein)

Kromatin yeniden modelleme

Prion durumu - Swi1 (Protein)

(SWI +)

Prion fenotipi - Swi1 (Protein)

Bazı karbon kaynaklarında zayıf büyüme

Tanımlanan yıl - Swi1 (Protein)

2008

Doğal konak - Cyc8 (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Cyc8 (Protein)

Transkripsiyonel baskılayıcı

Prion durumu - Cyc8 (Protein)

(OCT +)

Prion fenotipi - Cyc8 (Protein)

Birden fazla genin transkripsiyonel alçalması

Tanımlanan yıl - Cyc8 (Protein)

2009

Doğal konak - Mot3 (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Mot3 (Protein)

Nükleer kopyalama faktörü

Prion durumu - Mot3 (Protein)

(MOT3 +)

Prion fenotipi - Mot3 (Protein)

Anaerobik genlerin transkripsiyonel baskılanması

Tanımlanan yıl - Mot3 (Protein)

2009

Doğal konak - Sfp1 (Protein)

S. Cerevisiae

Normal işlev - Sfp1 (Protein)

Varsayılan kopyalama faktörü

Prion durumu - Sfp1 (Protein)

(ISP +)

Prion fenotipi - Sfp1 (Protein)

Antisuppression

Tanımlanan yıl - Sfp1 (Protein)

2010

Tedaviler

Hastalıklar için etkili bir tedavi yoktur. İnsanlarda yapılan klinik deneyler başarıya ulaşmamış ve hastalıkların nadirliği nedeniyle engellenmiştir. Bazı potansiyel tedaviler laboratuvarda umut vaat etmesine rağmen, hiçbiri hasta başladıktan sonra etkili olmamıştır.

Başka bir hastalıkta

Prion benzeri alanlar, çeşitli başka memeli proteinlerinde bulunmuştur. Bu proteinlerden bazıları, yaşa bağlı nörodejeneratif bozuklukların ontogenisinde rol ALS oynamıştır, örneğin amyotrofik lateral skleroz( ALS) bir motor nöron hastalığı, ubikitin pozitif kapanımlarla frontotemporal lob dejenerasyonu (FTLD-U), Alzheimer ailesi, Parkinson ail ve Huntington hastası. Aynı şekilde tüberküloz, Crohn hastalığı, romatoid artrit ve HIV AIDS gibi enflamatuar ve enfeksiyöz hastalıkları olan insanlarda ve hayvanlarda gelişen AA amiloidozu içeren bazı sistemik amiloidoz formlarında da rol AIDS oynarlar.. AA amiloidoz, tıpkı herkes gibi bulaşıcı olabilir. Bu, aksi takdirde zararsız proteinlerin az sayıda yanlış katlanmış, çekirdekleyici proteinler tarafından patojenik bir forma dönüştürülebildiği 'prion paradigmasına' yol açmıştır.

A-benzeri alanın tanımı, mantarların incelenmesinden ortaya çıkar. Mayada, ogenik proteinler, kendi kendine şablon oluşturma ve protein toplanması için hem gerekli hem de yeterli olan taşınabilir bir alana sahiptir. Bu, alanın daha sonra bilinen gibi toplanan bir raportör proteine ​​eklenmesiyle gösterildiği gibi olmuştur. Ek olarak, alanın bir mantar proteinden çıkarılması, oluşum oluşumunu inhibe eder. Bu modüler davranış görüşü, benzer alanların hayvan proteinlerinde mevcut olduğu hipotezine yol açmıştır, ayrıca PrP. Bu mantar alanları birkaç karakteristik dizi özelliğine sahiptir. Genelde, asparagin, glutamin, tirozin ve glisin kalıntıları bakımından zenginleştirilirler, bir asparagin önyargısı, özellikle agregatif özelliklerine elverişlidir. Tarihsel olarak, ogenezin diziden bağımsız olduğu ve yalnızca göreli kalıntı içeriğine bağlı olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, prolinlerin ve yüklü kalıntıların aralıklarının amyloid oluşumunda kritik olduğu gösterilerek bunun yanlış olduğu gösterilmiştir .

Biyoinformatik taramalar, 250'den fazla insan proteininin benzeri alanlar (PrLD) içerdiğini öngörmüştür. Bu alanların, PrP ve bilinen mantar proteinlerinin aynı bulaşıcı, amiloidojenik özelliklerine sahip olduğu varsayılmaktadır. Mayada olduğu gibi, gen modunda veya ifade tarzında ve RNA bağlanmasında yer alan proteinler, diğer protein sınıflarına kıyasla PrLD'lerde spesifik olarak zenginleştirilmiş görünmektedir. Özellikle, RNA tanıma motif ile bilinen 210 proteinin motif 29'u aynı şekilde varsayılan bir alana sahiptir. Bu arada, bu RNA bağlayıcı proteinlerden ALS birkaçı, ALS, FTLD-U, Alzheimer hastalığı ve Huntington hastalığı vakalarında bağımsız olarak patojenik olarak tanımlanmıştır .

Nörodejeneratif hastalıktaki rolü

Benzer alanlara sahip proteinlerin ve patojenikliğinin, kendi kendilerini şablonlama yeteneklerinden ve amyloid fibrillerinin sonuçta üstel büyümesinden kaynaklandığı amyloid varsayılmaktadır. Dejeneratif hastalıkları olan hastalarda amyloid fibrillerinin varlığı iyi bir şekilde belgelenmiştir. Bu amyloid fibrilleri, kendi kendine çoğalan ve oldukça stabil, fonksiyonel olmayan agregalar oluşturan patojenik proteinlerin sonucu olarak görülür. Öte yandan bu durum, bir nedensel ilişkisi anlamına gelmez amyloid ve dejeneratif hastalıklar, belirli toksisitesini amyloid formları ve aşırı amyloid fikrini dejeneratif bozuklukları desteklerin ailesel durumlarda amyloid oluşumu açıkça zehirlidir.

Spesifik olarak, bir RNA bağlayıcı protein olan TDP-43'ün toplanması ALS / MND hastalarında bulunmuştur ve bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar, ALS / ALS MND'nin ailesel vakalarında tanımlanmıştır. Bu mutasyonlar, proteinlerin yanlış katlanmasını benzer bir yapıya teşvik eder. Yanlış katlanmış TDP-43 formu, etkilenen nöronlarda sitoplazmik inklüzyonlar oluşturur ve çekirdekte tükenmiş olarak bulunur. Ayrıca ALS / MND ve FTLD-U, TDP-43 patolojisi, birçok Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve Huntington hastalığı vakalarının bir yönüdür. TDP-43'ün yanlış katlanması, benzer etki alanı tarafından popüler bir şekilde yönetilir. Bu alan, doğası gereği yanlış katlanmaya eğilimlidir, diğer yandan TDP-43'teki patolojik mutasyonların, ALS / ALS MND'nin ailesel vakalarında bu mutasyonların varlığını açıklayarak, bu yanlış katlanma eğilimini artırdığı bulunmuştur. Mayada olduğu gibi, TDP-43'ün benzeri alanının, protein yanlış katlanması ve agregasyonu için hem gerekli hem de yeterli olduğu gösterilmiştir.

Benzer şekilde, ailesel kas, beyin, kemik ve motor nöron dejenerasyonu vakalarında heterojen nükleer riboprotein hnRNPA2B1 ve hnRNPA1'in benzeri sahalarında patojenik mutasyonlar tanımlanmıştır. Tüm bu proteinlerin vahşi tip formu, amyloid fibrillerine kendi kendine amyloid birleşme eğilimi gösterirken, diğer yandan patojenik mutasyonlar bu davranışı şiddetlendirir ve aşırı birikime yol açar.

Etimoloji ve telaffuz

1982'de Stanley B. Prusiner tarafından türetilen kelime, kaçınılmaz olarak protein ve enfeksiyondan türetilen bir portmanteau'dur ve kendi kendine çoğalma ve konformasyonunu başka proteinlere aktarma kabiliyetine atıfta bulunularak proteinli bulaşıcı parçacık ın kısaltmasıdır. Ana telaffuzu / ˈpriːɒn / (dinlemek), / ˈpraɪɒn / olmasına rağmen, kuşun homografik mezhebi telaffuz edildiği gibi, aynı şekilde duyulur. Prusiner, terimi tanıtan 1982 tarihli makalesinde, bunun önceden telaffuz edildiğini belirtti.

Virüs

Virüs, yalnızca bir organizmanın canlı hücrelerinin içinde çoğalan mikroskopik bir bulaşıcı ajandır. Hayvanlar ve bitkilerden bakteri ve arkeler de dahil olmak üzere mikroorganizmalara kadar her türlü yaşam formunu enfekte edebilir. tütün bitkilerini enfekte eden ve 1898'de Martinus Beijerinck tarafından tütün mozaiğinin keşfi, dünyadaki neredeyse her ekosistemde bulunan milyonlarca türden 6000'den fazla tür ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. ve en çok sayıdaki biyolojik varlık türüdür. Çalışmalar, mikrobiyolojinin bir alt uzmanlığı olan viroloji olarak bilinir.

Enfekte olduğunda, bir konakçı hücre orijinalin binlerce özdeş kopyasını hızla üretmeye zorlanır. (İ) genetik materyal, örneğin, uzun molekülleri: değilken İnfekte olmuş bir hücrenin içinde veya bir hücrenin enfekte eylem, es oluşan bağımsız partikül veya viryonlar biçiminde var DNA ya da RNA kodlayan etki eden proteinlerin yapısı; (ii) genetik materyali çevreleyen ve koruyan bir protein kılıfı, kapsid; ve bazı durumlarda (iii) bir dış lipid zarfı. Bu parçacıkların şekilleri, basit sarmal ve ikosahedral biçimlerden daha fazla complex yapıya kadar complex değişir. Çoğu türün virionları, çoğu bakterinin yüzde biri boyutunda olduklarından, optik mikroskopla görülemeyecek kadar küçüktür.

Yaşamın evrimsel tarihinin kökenleri belirsizdir: Bazıları plazmidlerden(hücreler arasında hareket edebilen DNA parçaları) evrimleşmiş olabilirken, diğerleri bakterilerden evrimleşmiş olabilir. Evrimde, eşeyli üremeye benzer bir süreçte genetik çeşitliliği artıran yatay gen transferinin önemli bir aracıdır. Bazı biyologlar, genetik materyal taşıdıkları, ürettikleri ve evrimleştikleri gerekçesiyle bir yaşam formu olarak kabul edilirler. doğal seçilim yoluyla, yaşam olarak sayılması gerektiği açıkça görülen temel özelliklerden (hücre yapısı gibi) yoksun olmalarına rağmen. Bu niteliklerin tümüne sahip olmamakla birlikte bazılarına sahip oldukları gerekçesiyle yaşamın sınırındaki organizmalar ve kopyalayıcılar olarak tanımlanmıştır.

Virüsler birçok şekilde yayılır. Bir bulaşma yolu, vektörler olarak bilinen hastalık taşıyan organizmalardan geçer: örneğin, bitkiler genellikle bitki özsuyuyla beslenen böcekler, örneğin yaprak bitleri tarafından bitkiden bitkiye bulaşır; hayvanlardaki andes, kan emici böcekler tarafından taşınabilir. Gripler öksürme ve hapşırma yoluyla yayılır. Viral gastroenteritin yaygın nedenleri olan norovirüs ve rotavirüs fekal-oral yolla bulaşır, temas yoluyla geçer ve vücuda yiyecek veya su ile girer. HIV, cinsel temas ve enfekte kana maruz kalma yoluyla bulaşan çeşitli hastalıklardan biridir. Bir enfekte edebilecek konakçı hücre çeşitliliği, konakçı aralığı olarak adlandırılır. Bu dar olabilir, yani a birkaç türü enfekte edebilir veya geniş olabilir, yani birçok insanı enfekte edebilir.

Hayvanlardaki viral enfeksiyonlar, genellikle enfeksiyonu ortadan kaldıran bir bağışıklık tepkisine neden olur. Bağışıklık tepkileri benzer şekilde, spesifik viral enfeksiyona yapay olarak edinilmiş bir bağışıklık kazandıran aşılar tarafından üretilebilir. AIDS, HPV enfeksiyonu ve viral hepatite neden olanlar dahil olmak üzere AIDS bazıları bu bağışıklık yanıtlarından kaçar ve kronik enfeksiyonlara neden olur. Birkaç antiviral ilaç geliştirilmiştir.

Etimoloji

Bakteri kelimesi, Yunanca βακτήριον ' nin (bakterilerin) latinleşmesi olan Yeni Latince bakterinin çoğuludur, βακτηρία'nın( βακτήριον bakteria) küçültülmüş hali, yani asa, baston ilk olanlar olduğu gerekçesiyle çubuk şeklinde keşfedildi.

Kökeni ve erken evrim

Modern bakterilerin ataları, 4 milyar yıl önce Dünya'da ortaya çıkan ilk yaşam formları olan tek hücreli mikroorganizmalardı. 3 milyar yıl ile ilgili olarak, çoğu organizma mikroskobikti ve bakteri ve arkeler, yaşamın baskın biçimleriydi. Bakteriyel fosiller olmasına rağmen mesela stromatolites, ayırt edici morfolojiye sahip olmadıkları, bakteriyel evrim tarihini incelemek veya belirli bir bakteri türünün köken zamanını tarihlendirmek için kullanılmalarını engeller. Bununla birlikte, gen dizileri, bakteriyel filogeniyi yeniden yapılandırmak için kullanılabilir ve bu çalışmalar, bakterilerin ilk önce arkel / ökaryotik soydan ayrıldığını göstermektedir. Bakteri ve arkelerin en son ortak atası muhtemelen 2,5 milyar - 3,2 milyar yıl önce yaşamış bir hipertermofildir. Karadaki en eski yaşam, yaklaşık 3,22 milyar yıl önce bakteriler olabilir.

Bacteria, aynı şekilde, Bacteria arkea ve ökaryotların ikinci büyük evrimsel ayrışmasında yer aldı. Burada ökaryotlar, antik bakterilerin, muhtemelen Archaea ile ilişkili olan ökaryotik hücrelerin ataları ile endosimbiyotik ilişkilere girmelerinden kaynaklanıyordu. Bu, henüz tüm bilinen Eukarya 'de bulunan (bazen oldukça indirgenmiş biçimde, örneğin eski amitokondriyal protozoada) bulunan mitokondri veya hidrojenozomlar oluşturmak için Eukarya alfa-protein simbiyontlarının proto-ökaryotik hücrelerinin yutulmasını içeriyordu. Daha sonra, zaten mitokondri içeren bazı ökaryotlar da aynı şekilde siyanobakteri benzeri organizmaları yutarak bitkilerde ve bitkilerde kloroplast oluşumuna yol açtı. Bu, birincil endosimbiyoz olarak bilinir.

Morfoloji

Bacteria, morfoloji adı verilen çok çeşitli şekil ve boyutlar gösterir. Bakteriyel hücreler, ökaryotik hücrelerin onda biri ile ilgilidir ve genellikle 0,5-5,0 mikrometre uzunluğundadır. Bununla birlikte, birkaç tür çıplak gözle görülebilir - örneğin, Thiomargarita namibiensis yarım milimetreye kadar uzunluktadır ve Epulopiscium fishelsoni 0,7 mm'ye ulaşır. En küçük bakteriler arasında, en Mycoplasma büyüğü kadar küçük olan yalnızca 0,3 mikrometre ölçen Mycoplasma cinsinin üyeleri vardır. Bazı bakteriler daha da küçük olabilir, ancak bu ultramikrobakteriler iyi incelenmemiştir.

Çoğu bakteri türü ya küreseldir, cocci (tekil kok, Yunanca kókkos, tahıl, tohum) olarak adlandırılır ya da basil( Bacillus lat. Bacillus, Latin baculusundan çubuk) olarak adlandırılan çubuk şeklindedir. vibrio adı verilen bazı bakteriler hafif kavisli çubuklar veya virgül şeklindedir; diğerleri spirilla adı verilen spiral şekilli olabilir veya spirochaetes adı verilen sıkıca sarılmış olabilir. Yıldız şeklindeki bakteriler gibi az sayıda başka olağandışı şekil tanımlanmıştır. Bu geniş çeşitlilikteki şekiller, bakteri hücre duvarı ve hücre iskeleti tarafından belirlenir ve bakterilerin besin alma, yüzeylere bağlanma, sıvılar arasında yüzme ve avcılardan kaçma yeteneklerini etkileyebileceği için önemlidir.

Pek çok bakteri türü basitçe tek hücreler halinde var olur, diğerleri karakteristik modellerle Neisseria birleşir: Neisseria diploidler (çiftler) oluşturur, Streptococcus zincirler oluşturur ve Staphylococcus grubu üzüm salkımı kümelerinde bir araya gelir. Bacteria benzer şekilde bir grup, örneğin daha büyük bir çok hücreli yapıların meydana getirilmesinde olabilir uzatılmış filamanlar Actinobacteria, miksobakterilerin agregalar ve complex iplikçikleri Streptomyces. Bu çok hücreli yapılar genellikle yalnızca belirli koşullarda görülür. Miksobakteriler, amino asitten yoksun kaldığında, çekirdek algılama olarak bilinen bir eylemle çevreleyen hücreleri ortaya çıkarır, birbirlerine doğru göç eder ve 500 mikrometre uzunluğa kadar ve yaklaşık 100.000 bakteri hücresi içeren meyve gövdeleri oluşturmak için kümelenir. Bu meyve veren vücutlarda, bakteriler ayrı görevleri yerine getirir; Örneğin, on hücreden biri, meyve veren bir gövdenin tepesine göç eder ve kurumaya ve diğer olumsuz çevresel koşullara karşı daha dirençli olan miksospor adı verilen özel bir uyku durumuna farklılaşır.

Bacteria genellikle yüzeylere yapışır ve biyofilm adı verilen yoğun Bacteria kümeler ve mikrobiyal matlar olarak bilinen daha büyük oluşumlar oluşturur. Bu biyofilmler ve matlar, kalınlık olarak birkaç mikrometreden derinliği yarım metreye kadar değişebilir ve çok sayıda bakteri, protist ve arkeler türü içerebilir. Bacteria biyofilmlerde yaşayan complex hücrelerin ve hücre dışı bileşenlerin düzenlenmesi, ikincil yapıların oluşturulması, örneğin mikrokoloniler, bunların içinden besinlerin daha iyi difüzyonunu sağlamak için kanal ağlarının bulunduğu. Doğal ortamlarda, örneğin toprak veya bitkilerin yüzeylerinde, bakterilerin çoğu biyofilmlerdeki yüzeylere bağlanır. Biyofilmler, tıpta da aynı şekilde önemlidir, çünkü bu yapılar genellikle kronik bakteriyel enfeksiyonlar sırasında veya implante edilmiş tıbbi cihazların enfeksiyonlarında bulunur ve biyofilmler içinde korunan bakterilerin öldürülmesi izole edilmiş bakterilere göre çok daha zordur.

Hücresel yapı

Hücre içi yapılar

Bakteri hücresi, temelde fosfolipitlerden yapılan bir hücre zarı ile çevrilidir. Bu zar, hücrenin içeriğini çevreler ve besinleri, proteinleri ve sitoplazmanın diğer önemli bileşenlerini hücre içinde tutmak için bir bariyer görevi görür. Ökaryotik hücrelerin aksine, bakteriler genellikle sitoplazmalarında büyük membrana bağlı yapılardan yoksundur; örneğin bir çekirdek, mitokondri, kloroplastlar ve ökaryotik hücrelerde bulunan diğer organeller. Bununla birlikte, bazı bakterilerin sitoplazmada, örneğin karboksizom gibi bakteriyel metabolizmanın özelliklerini bölümlere ayıran proteine ​​bağlı organelleri vardır. Ayrıca bakteriler, hücre içindeki proteinlerin ve nükleik asitlerin lokalizasyonunu kontrol etmek ve hücre bölünmesinin etkisini yönetmek için çok bileşenli bir hücre iskeletine sahiptir.

Örneğin enerji üretimi gibi birçok önemli biyokimyasal reaksiyon, zarlar boyunca konsantrasyon gradyanlarının bir bataryaya benzer potansiyel bir fark yaratması nedeniyle meydana gelir. Bakterilerde iç zarların genel eksikliği, bu reaksiyonların, örneğin elektron taşınması, sitoplazma ile hücre veya periplazmanın dışı arasında hücre zarı boyunca meydana geldiği anlamına gelir. Bununla birlikte, birçok fotosentetik bakteride plazma zarı oldukça katlanır ve hücrenin çoğunu ışık toplayan zar katmanlarıyla doldurur. Bu ışık toplayıcı kompleksler, yeşil kükürt bakterilerinde klorozom adı verilen lipitle çevrili yapılar bile oluşturabilir.

Bacteria zara bağlı bir çekirdeğe sahip değildir ve genetik materyali genellikle sitoplazmada nükleoid adı verilen düzensiz şekilli bir gövdede bulunan tek bir dairesel DNA bakteriyel kromozomudur. RNA Nükleoid, ilişkili proteinleri ve RNA ile kromozomu içerir. Diğer tüm organizmalar gibi, bakteriler de protein üretimi için ribozomlar içerir, ancak bakteriyel ribozomun yapısı ökaryotlardan ve Archaea 'den farklıdır.

Bazı bakteriler, örneğin glikojen, polifosfat, sülfür veya polihidroksialkanoatlar gibi hücre içi besin depolama granülleri üretir. Örneğin Bacteria, fotosentetik siyanobakteriler, yüzdürme kabiliyetlerini düzenlemek için kullandıkları, farklı ışık yoğunlukları ve besin seviyelerine sahip su katmanlarına yukarı veya aşağı hareket etmelerine izin veren dahili gaz vakuolleri üretirler.

Hücre dışı yapılar

Hücre zarının dış çevresinde hücre duvarı bulunur. Bakteriyel hücre duvarları, D-amino asitler içeren peptidlerle çapraz bağlanmış polisakkarit zincirlerinden yapılan peptidoglikandan (murein olarak da bilinir) yapılır. Bakteriyel hücre duvarları, sırasıyla selüloz ve kitinden yapılan bitki ve mantarların hücre duvarlarından farklıdır. Bakterinin hücre duvarı da peptidoglikan içermeyen Archaea 'nin duvarından eşit değildir. Hücre duvarı birçok bakterinin hayatta kalması için gereklidir ve antibiyotik penisilin (Penicillium adlı bir mantar tarafından üretilir), peptidoglikan sentezindeki bir adımı inhibe ederek bakterileri öldürebilir.

Bakterilerde, Gram pozitif bakteriler ve Gram negatif bakteriler olarak sınıflandıran iki farklı hücre duvarı türü vardır. İsimler, hücrelerin bakteriyel türlerin sınıflandırılması için uzun süredir devam eden bir test olan Gram boyasına reaksiyonundan kaynaklanmaktadır.

Gram-pozitif bakteriler, birçok peptidoglikan ve teikoik asit tabakası içeren kalın bir hücre duvarına sahiptir. Oysa Gram-negatif bakteriler, lipopolysaccharides ve lipoproteinler içeren ikinci bir lipit membranı ile çevrelenmiş birkaç peptidoglikan katmanından oluşan nispeten ince bir hücre duvarına sahiptir. Çoğu bakteri Gram-negatif hücre duvarına sahiptir ve yalnızca Firmicutes ve Actinobacteria (daha önce sırasıyla düşük G + C ve yüksek G + C Gram-pozitif bakteriler olarak bilinir) alternatif Gram-pozitif düzenlemeye sahiptir. Yapıdaki bu farklılıklar antibiyotik duyarlılığında farklılıklar yaratabilir; örneğin, vankomisin yalnızca Gram pozitif bakterileri öldürebilir ve Gram negatif patojenlere karşı etkisizdir, örneğin Haemophilus influenzae veya Pseudomonas aeruginosa. Bazı bakteriler, klasik olarak Gram pozitif veya Gram negatif olmayan hücre duvarı yapılarına sahiptir. Bu, klinik açıdan önemli bakterileri, örneğin Gram pozitif bir bakteri gibi kalın bir peptidoglikan hücre duvarına sahip olan, ancak benzer şekilde ikinci bir lipid dış tabakasına sahip olan Mycobacteria bakterileri içerir .

Pek çok bakteride, hücrenin dışını katı dizilmiş protein moleküllerinden oluşan bir S-tabakası kaplar. Bu katman, hücre yüzeyi için kimyasal ve fiziksel koruma sağlar ve bir makromoleküler difüzyon bariyeri görevi görebilir. S-tabakalar, çeşitli fakat normal olarak zayıf biçimde anlaşılmış fonksiyonları olan, ama hastalık oluşturma faktörleri olarak işlev gördükleri bilinmektedir Campylobacter ve yüzey enzimlerini ihtiva Bacillus stearothermophilus .

Flagella, hareketlilik için kullanılan, 20 nanometre çapında ve 20 mikrometre uzunluğa kadar olan katı protein yapılarıdır. Flagella, iyonların hücre zarı boyunca bir elektrokimyasal gradyan aşağı aktarılmasıyla salınan enerji tarafından yönlendirilir.

Fimbriae (bazen bağlantı pili olarak da adlandırılır), genellikle 2–10 nanometre çapında ve birkaç mikrometreye kadar uzunlukta ince protein filamentleridir. Hücrenin yüzeyine dağılmışlardır ve elektron mikroskobu altında görüldüklerinde ince tüylere benzerler. Fimbriae ' nin katı yüzeylere veya başka hücrelere attachment ' ye karıştığına ve bazı bakteriyel patojenlerin virülansı için gerekli olduğuna inanılmaktadır. Pili (şarkı. Pilus) olarak adlandırılan bir eylem bakteriyel hücreler arasında genetik malzeme aktarabilir saçaktan biraz daha büyük hücre uzantılar, olan conjugation onlar denir burada conjugation pili ya da cinsel pili (aşağıdaki bakteri genetik bakınız). Aynı şekilde tip IV pili denilen yerde hareket oluşturabilirler.

Glikokaliks, birçok bakteri tarafından hücrelerini çevrelemek için üretilir ve yapısal karmaşıklığı değişir: hücre dışı polimerik maddelerden oluşan düzensiz bir sümük tabakasından oldukça yapılandırılmış bir kapsüle kadar değişir. Bu yapılar, hücreleri ökaryotik hücrelerin, örneğin makrofajların (insan bağışıklık