بانک جزوات و مقالات تخصصی و کاربردی ترجمه ® ویژه دروس پزشکی ®

باکتریوسین ها نوعی از پپتیدهای ضد میکروبی سنتز شده ریبوزومی هستند که توسط باکتری‌ها تولید می‌شوند و می‌توانند گونه‌های باکتریایی مرتبط یا غیر مرتبط با باکتری‌های تولید شده را بکشند و یا مهار کنند، اما به خود باکتری‌ها توسط پروتئین‌های ایمنی ویژه آسیب نخواهند رساند. باکتریوسین ها به دلیل ویژگی‌های خاص تنوع زیاد ساختار و عملکرد، منابع طبیعی و پایدار بودن در برابر گرما، به یکی از سلاح‌ها علیه میکروارگانیسم‌ها تبدیل می‌شوند. بسیاری از مطالعات اخیر باکتریوسین ها را برای کاربرد در تکنولوژی غذایی خالص و شناسایی کرده‌اند که هدف آن‌ها گسترش زمان نگهداری مواد غذایی، درمان بیماری‌های پاتوژن و درمان سرطان و حفظ سلامت انسان است. بنابراین باکتریوسین ها ممکن است به یک داروی بالقوه برای جایگزینی آنتی‌بیوتیک‌ها به منظور درمان عوامل بیماری زای مقاوم به چند دارو در آینده تبدیل شوند.

بسیاری از مواد ضد باکتریایی توسط حیوانات، گیاهان، حشرات و باکتری‌ها تولید می‌شوند، مانند پراکسید هیدروژن، اسیده‌ای چرب، اسیده‌ای آلی، اتانول، آنتی‌بیوتیک‌ها و باکتریوسین ها. پپتیدهای ضد میکروبی یا پروتئین‌های تولید شده توسط باکتری‌ها به عنوان باکتریوسین طبقه‌بندی می‌شوند. مواد مغذی فراوان در محیط تولید میکروبی انواع باکتریوسین ها را برای رقابت در فضا و منابع تحریک می‌کنند. باکتریوسین ها فراوان هستند، تنوع زیادی دارند، و ژن‌هایی که پپتیدها یا پروتئین‌های ضد میکروبی سنتز شده به صورت ریبوزومی را کد می‌کنند، که دیگر میکروبیوتای مرتبط (‏طیف محدود)‏یا غیر مرتبط (‏طیف گسترده)‏را به عنوان یکی از سلاح‌های سیستم دفاعی ذاتی باکتری‌ها می‌کشند

شکل 1 | باکتریوسین ها به عنوان یک سیستم ایمنی باکتریایی طبیعی عمل می کنند. گرم مثبت و گرم منفی می توانند انواع مختلفی از باکتریوسین ها را تولید کنند که به باکتری های تولید کننده باکتریوسین اجازه می دهد تا توانایی مهار رشد باکتری های حساس را داشته باشند. (الف) فرآیند کلی تولید باکتریوسین و عملکردهای ضد باکتریایی. باکتریوسین ها پروتئین ها یا پپتیدهایی هستند که توسط ریبوزومی سنتز می شوند. هنگامی که توسط باکتری های تولید کننده باکتریوسین آزاد می شود، می تواند با گیرنده مربوطه در سطح باکتری های حساس ترکیب شود تا باکتری ها را از بین ببرد. مکانیسم‌های حساس باکتری‌کشی شامل نوع تشکیل منافذ، نوع نوکلئاز با عملکرد DNase و RNase، و نوع پپتیدوگلیکاناز و غیره است.  (ب) هنگامی که سویه‌های تولیدکننده باکتریوسین روی باکتری حساس LB سافت آگار رشد می‌کنند، یک ناحیه مهاری در اطراف سویه‌های تولیدکننده باکتریوسین (کلنی سمت راست) ایجاد می‌شود. با این حال، هیچ منطقه مهاری در اطراف سویه های غیر تولید کننده باکتریوسین (کلنی چپ) وجود ندارد

بیش از ۹۹ % باکتری‌ها می‌توانند حداقل یک باکتریوسین تولید کنند که بیشتر آن‌ها شناسایی نشده اند. توانایی کشتن باکتریوسین ها یک استراتژی موفق برای حفظ جمعیت و کاهش تعداد رقبا برای به دست آوردن مواد مغذی بیشتر و فضای زندگی در محیط است. برخلاف بیشتر آنتی‌بیوتیک‌ها که متابولیت های ثانویه هستند، باکتریوسین ها به طور ریبوزومی سنتز شده و به پروتئازها حساس هستند در حالی که به طور کلی برای بدن انسان و محیط اطراف آن مضر هستند. ​

اکثر نگهدارنده‌ها و آنتی‌بیوتیک‌ها که به صورت تجاری در دسترس هستند، از طریق سنتز شیمیایی تولید می‌شوند و مصرف طولانی‌مدت آن‌ها می‌تواند سلامت انسان را تحت‌تاثیر قرار دهد، زیرا تعداد باکتری‌ها در روده را کاهش می‌دهد.  بر خلاف نگهدارنده‌های شیمیایی و آنتی‌بیوتیک‌ها، باکتریوسین های "به طور کلی ایمن" (GRAS) مانند نیسین، وعده استفاده ایمن به عنوان نگهدارنده غذا در سبزیجات، لبنیات، پنیر، گوشت و دیگر محصولات غذایی را می‌دهند چون آن‌ها آلودگی میکروارگانیسم‌ها را در طول فرآیند تولید مهار می‌کنند.

طبقه‌بندی باکتریوسین ها

باکتریوسین های حاصل از باکتری‌های گرم منفی

کلی سین Colicins

کولیسین‌ها پروتئین‌های ضد باکتریایی هستند که توسط باکتری‌ها تولید می‌شوند و می‌توانند سویه‌های باکتریایی مرتبط با گونه‌های تولید شده را بکشند تا رقبای محیطی را برای کسب مواد غذایی و فضای زندگی کاهش دهند. کولیسین‌ها در سه حوزه خاص، یک حوزه انتقال آمینوترمینال (T) ‏، که در انتقال در طول غشای خارجی از طریق پروتئین ترانس لوکاتور دخیل است، سازماندهی می‌شوند. یک ناحیه گیرنده مرکزی  (R)  که با یک گیرنده خارجی باکتریایی متصل می‌شود؛ و یک دامنه سیتوتوکسیک انتهای کربوکسیل (‏C)‏که فعالیت ضد باکتریایی دارد.

به منظور جلوگیری از مسمومیت با کولیسین‌های خودساخته، پروتئین‌های ایمنی اختصاصی به طور همزمان برای غیر فعال کردن کولیسین‌ها تولید خواهند شد. وقتی یک سطح غشا خارجی باکتریایی دارای پروتئین گیرنده کولیسین و سیستم پروتئینی ترانسکلولاتور است، کولیسین ها به باکتری منتقل می‌شوند که آن را می‌کشد و به عنوان سویه‌های حساس شناخته می‌شوند. برای یک کولیسین خاص،پروتئین غیر گیرنده باکتری‌ها به عنوان گونه‌های مقاوم طبقه‌بندی می‌شوند. باکتری‌های با کمبود سیستم پروتئینی ترانسکلولاتور به عنوان سویه‌های مقاوم طبقه‌بندی می‌شوند که پروتئین‌های ایمنی تولید می‌کنند و به عنوان سویه‌های ایمن طبقه‌بندی می‌شوند. سویه‌های مقاوم، تحمل کننده و ایمن باکتری‌ها به وسیله کولیسین‌های مربوطه کشته نمی‌شوند. کولیسین های زیادی به صورت متوالی یافت می‌شوند که بیشتر آن‌ها بر روی پلاسمیدها کد گذاری می‌شوند در حالی که تعداد کمی در کروموزوم‌ها قرار دارند. یک خوشه معمول از ژن کولیسین، پروتئین سم، پروتئین ایمنی و ژن لیز کننده را کد می‌کند. پروتئین لیز کننده که به عنوان پروتئین آزاد کننده باکتریوسین (‏BRP)‏شناخته می‌شود، می‌تواند باعث آزاد شدن کولیسین ها از باکتری شود. ​

با توجه به انتقال در سراسر سیستم غشای خارجی (‏ترانسلوکاتور)‏، کولیسین‌ها به دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

گروه A و B

گروه A از سیستم پروتئین Tol (‏سیستم Tol)‏برای نفوذ به غشای خارجی باکتری‌های حساس استفاده می‌کند، برای مثال: کولیسین‌های E۱ تا E۹، کولیسین A، K، N… باکتریوسین های گروه B از سیستم تئون (‏سیستم Ton)‏برای نفوذ به غشای خارجی باکتری‌های حساس استفاده می‌کنند، برای مثال: کولیسین ۵، ۱۰، B، D، M، V، Ia، Ib. .. به طور کلی، گروه A بر روی پلاسمیدهای کوچک با یک ژن لیز کننده کد گذاری می‌شوند و می‌توانند از باکتری آزاد شوند، در حالی که گروه B بر روی پلاسمیدهای بزرگ بدون یک ژن لیز کننده کد گذاری می‌شوند.​​