باکتریوسین

باکتریوسین‌ها نوعی توکسین یا سموم پروتئینی یا پپتیدیک هستند که توسط باکتری‌ها تولید می‌شوند تا از رشد سویه (های) باکتریایی مشابه یا نزدیک به هم جلوگیری کنند. آنها مانند فاکتورهای از بین بردن مخمر و پارامسی هستند و از نظر ساختاری، عملکردی و اکولوژیکی متنوع و گوناگون هستند. کاربردهای باکتریوسین در حال آزمایش است تا کاربرد آن‌ها را به عنوان آنتی‌بیوتیک با طیف کم ارزیابی کند.

تاریخچه

باکتریوسین‌ها برای نخستین بار توسط آندره گراتیا در سال ۱۹۲۵ میلادی کشف شد. وی درگیر جستجوی فرایند و راه‌های از بین بردن باکتری‌ها بود که در این میان باکتریوسین‌ها را کشف کرد. آزمایش‌های او همچنین منجر به تولید آنتی‌بیوتیک و کشف باکتریوفاژ شد. تمامی این رویدادها در طی چند سال رخ داد. وی نخستین کشف خود را کولیسین نامید، زیرا باعث از بین رفتن اشریشیا کلی می‌شد.

کاربردها

میکروب ها قادرند خیلی از محصولات سیستم های میکروبی را تولید کنند که شامل : آنتی بیوتیک ها محصولات متابولیکی و همینطور باکتریوسین ها می باشند.تعداد زیادی از باکتریوسین ها از طیف وسیعی از باکتری های متنوع کشف شده است که دارای ساختمان های متفاوتی هستند که این باکتریوسین ها با ساختمانهای متفاوت و روشهای عمل و مکانیزم بیوسنتز و تنظیم ژنی متفاوت، وجود دارند. خواص مفید آنها برای سلامتی انسانها به اثبات رسیده است. باکتریوسین ها بنظر میرسد به عنوان ترکیبات جذاب در صنایع دارویی و غذایی جهت پیشگیری از رشد باکتریهای بیماریزا و فساد مواد غذایی جلوگیری می کنند.باکتریوسین ها به عنوان اسلحه های زیستی، بدون خطر و حافظ محیط زیست مطرح می شوند.

در صنایع غذایی به عنوان ممانعت کننده از باکتری های فاسد کننده و به عنوان نگهدارنده هستند.

LAB باکتریوسین ها ترکیبات ایمن برای انسان هستند زیرا غیر سمی اند.

Pediocin , Nisin به عنوان افزودنی غذایی به عنوان Nisaplin استفاده می شود.درمان بیماری های مرتبط با پاتوژن ها مثل پاتوژن های تولید کننده توکسین -VRE-MRSA – و شیگاتوکسین که توسط E,coli تولید شده.

در درمان سرطان و مهار رشد سلول های تومورال نقش دارد مثل کلی کسین E1,A همچنین باکتریوسین ها به عنوان ترکیبات آنتی بیوتیک جدید در محصولات غذایی و دارویی مورد توجه قرار گرفته اند.

امروزه تعداد باکتریوسین هایی که جدیداً کشف می شوند رو به افزایش است و به عنوان آنتی بیوتیک های جایگزین مورد توجه اند، اما نحوه عملکرد و دستکاری ژنتیکی آنها و مکانیزم سنتز و کاربرد جدیدشان نیاز به مطالعات بیشتری دارد.

تعریف باکتریوسین

باکتریوسین ها پپتیدهای آنتی باکتریال هستند که بصورت ریبوزومی سنتز می شوند که در طی رشدشان مولکولی با ساختار پروتئین یا پلی پپتید تولید می کنند که خاصیت آنتی میکروبی دارد، باکتریوسین ها به عنوان یک سلاح زیستی مطر می شوند.

تفاوت باکتریوسین و آنتی بیوتیک

1. باکتریوسین ها فقط برای باکتری هایی کشنده هستند که نزدیک به گونه های باکتری مولد می باشد، یعنی توسط یک باکتری تولید می شود و فقط برای باکتری هایی سمی است که نزدیک به همان گونه باکتری باشد و در یک رده و خانواده قرار بگیرند. اما آنتی بیوتیکها طیف فعالیت وسیعتری دارند.
2. باکتریوسین ها بصورت ریبوزومال سنتز و در طی فاز اولیه رشد تولید می شوند. اما آنتی بیوتیک ها معمولاً متابولیت های ثانویه اند.
3. باکتریوسین ها معمولاً وزن مولکولی کم، حداکثر تا کیلو دالتون دارند و چون تغییرات بعد از ترجمه ای دارند می توانند به راحتی توسط آنزیم های پروتئولیتیک بویژه پروتئازهای دستگاه گوارش پستانداران تجزیه شده و این امر باعث شده تا آنها برای مصرف انسانی ایمن باشند. ولی آنتی بیوتیک ها کاربردشان در مواد غذایی غیر قانونی است.

نحوه عملکرد

باکتریوسین ها معمولاً یک عملکرد مشابه دارند و اغلب آنها کاتیونی و آمفی فیلیک یا هیدروفیلیک اند و قابلیت نفوذ پذیری از غشاء را دارند. نحوه عملکرد باکتریوسین ها به ساختن اولیه پپتیدها ارتباط دارد. مثلاً بعضی از آنتی بیوتیک ها مولکول هدفشان پپتید کلاس 2 که پیشساز پل ارتباطی دیواره سلولی و غشاء است. یا مثلاً نیسین یک آنتی بیوتیک پورفورمین یعنی سوراخ کننده است و با نفوذپذیری غشای پلاسمایی باعث خروج مولکول های داخل سلولی سلول هدف خود می شود.

عملکرد دیگر باکتریوسین ها مکانیزم خود ایمنی است. تولیدکنندگان باکتریوسین معمولاً پروتئین های خود ایمنی را تولید می کنند که باکتری را از کشته شدن به وسیله باکتریوسین خودش محافظت می کند.

عملکرد دیگر مقاومت به باکتریوسین. مثلاً مکانیزم مقاومت به نیسین و باکتریوسین های کلاس a2 به سیالیت غشاء سلولی و شارژ سطحی سلول ارتباط دارد، شارژ سطحی سلول می تواند بر واکنشهای بین باکتریوسین گیرنده های موجود بر روی غشاء مؤثر باشد.