Biyofilm Matriksi ve Bileşenleri
(devam)
Enzimler
• Biyofilm yapısında besinsel kıtlık başladığı zamanlarda, enzimlerin EPS bileşenlerini de degrade ettiği
bilinmektedir.
• EPS bileşenlerini degrade eden enzimler, matrikste bulunan polimerleri düşük molekül ağırlıklı ürünlere
çeviren sindirim sistemi gibi çalışır ve bu ürünlerin karbon
ve enerji kaynağı olarak kullanılmasını sağlar.
Yapısal Proteinler
• Matrikste bulunan, enzimatik olmayan, hücre-yüzey ilişkili ve bazıları ekstraselüler karbonhidrat-bağlayıcı olan proteinler; yüzey ve EPS arasında bağlantı sağlamasının yanı sıra biyofilm yapısının
polisakkarit-matriks ağının stabilizasyonundan da sorumludurlar.
• Örneğin, diş çürümesine neden olan faktörlerden Streptococcus
mutans’ın oluşturduğu biyofilm yapısındaki glukan-bağlayıcı proteinler, lektin benzeri proteinler, Azospirillum brasiliense’in dış membran
lektinleri ve P. aeruginosa’nın galaktoz spesifik lektin LecA ve fruktoz spesifik lektin LecB proteinleri de biyofilm yapısında bulunur.
Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Sürfaktanlar ve Lipitler
• Biyofilm matriksinde bulunan polimerlerden bir diğeri lipitlerdir.
Lipitler biyofilm yapısının yüzeye tutunmasına katkı sağladığı gibi, biyokimyasal yapılarından dolayı antimikrobiyallerin etkisini
azaltarak yapının korunmasını da sağlar.
• Bir diğer EPS elemanı olan sürfaktanlar ise hidrofobik bileşiklerdir.
Atmosfer-su ara tabakasındaki mikroorganizmalar tarafından üretilen sürfaktanlar; atık yağların geri kazanımlarında, petrol sızıntılarında, suyun yüzey geriliminin ayarlanması ve su ile atmosfer arasındaki gaz değişiminin düzenlenmesinde kilit rol oynarlar.
Bir Matriks Bileşeni Olarak Su
• Marshall vd. (1971), biyofilm yapısında bulunan su miktarının fazlalığını vurgulamak için biyofilmleri “katı su” olarak tanımlamıştır.
• EPS matriksinin yapısında bulunan su, diğer kompotentlere ortam
sağlamasının yanı sıra, yapının çevreye göre daha yavaş kurumasını sağlar ve biyofilm hücrelerini tamponlar.
• Bakteriler EPS üretimi yaparken genel olarak su kaybına uğrar. Bu yüzden EPS, bakterilere bu kurumadan etkilenmemeleri için uygun bir ortam sağlar.
• Çünkü kuruma EPS’yi yoğunlaştırır, biyofilm hacmini düşürür ve suya bağlı duran bazı kompotentlerin bağlantılarının azalmasına neden olup, spesifik olmayan bağlanma bölgelerinin sayısını arttırır.
Bir Matriks Bileşeni Olarak Su (devam)
• EPS aynı zamanda bazı katyonları, anyonları ve apolar
bileşenleri su fazından ayıran bir moleküler süzgeç görevi görür.
• EPS’de, apolar bölgeler, hidrojen bağlama bölgeleri, anyonik ve katyonik bölgeler vardır.
• Matriksin bu yapışkanlığı sayesinde makro ve
nanopartiküller birikip yapıda tutuklanabilir.
Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı DNA
• Bakteri hücreleri biyofilm mikrokolonilerinde otolize olmaktadırlar. Bu durum hücrelerin genomik DNA parçalarının biyofilm matriksine dağılmasına neden olur.
• Matrikse bırakılan hücre dışı DNA parçaları biyofilm yapısı içerisinde diğer bileşenler gibi yapısal ve fonksiyonel görevlere sahip, oldukça önemli bir bileşen haline gelmiştir.
• Hücre dışı DNA bakterilerden quorum-sensing (QS) mekanizmaları ile salınır.
• QS mekanizmaları profajların üretimini, hücre lizisinde yer alan proteinlerin salınmasını ve büyük miktarlarda eDNA’nın salımını kontrol eder.
