Biyofilm Matriksi ve Bileşenleri

Biyofilm Matriksi

ve Bileşenleri

Biyofilm Matriksi

• Biyofilm yapısında mikroorganizmalar yaklaşık %20’lik bir kütleyi oluştururken, biyofilm matriksi yapının toplam ağırlığının %80’ni

oluşturur. Biyofilm içerisinde bakteriler EPS ile çevrelenmişlerdir ve bu matriks hücrelere yaşayacakları bir ortam sağlar. Hücre dışı

materyallerden oluşan matriks yapısı çoğunlukla mikroorganizmalar tarafından sentezlenir.

• Hücreler tarafından salgılanılan bu matriksin en temel görevi, biyofilm içerisinde bakteri hücrelerini immobilizasyonun sağlanması ve

hücrelerin birbirine yakınlaştırılmasıdır. EPS içerisinde bulunan polimerleri beş ana başlık altında incelemek mümkündür.

Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Polisakkaritler

•

Bakteriyel biyofilmlerde ekzopolisakkaritler biyofilm yapısının oluşumu için oldukça önemlidir. Mutantların sentezleyemediği ekzopolisakkaritler sebebiyle mikrobiyal tutunma gerçekleşip, mikrokoloni oluşumu gözlense bile tam anlamıyla bir biyofilm oluşumundan söz edilemez.

•

Ayrıca, karışık kültürlerin oluşturduğu biyofilm yapılarında ekzopolisakkarit üreten türlerin varlığı, matriks polimerleri sentezlemeyen diğer türlerle aralarında bir entegrasyon

oluşmasını sağlayabilir.

Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Polisakkaritler (devam)

• Polisakkaritler EPS matriksinin en önemli maddelerinden biridir.

• Çoğunlukla lineer veya dallanmış formda bulunurlar ve ağırlıkları yaklaşık 0.5x10⁶ Da ve 2x10⁶ Da arasında değişmektedir.

• Gluconacetobacter xylinus, Agrobacterium tumefaciens, Rhizobium spp. ve bazı Enterobakterlerin ve Pseudomonasların birkaç türünün biyofilm yapısındaki bazı ekzopolisakkaritler; sükroz türevi glukanlar ve fruktanları içeren homopolisakkaritlerdir.

• Ancak geri kalan ekzopolisakkaritler çoğunlukla nötral ve yüklü şeker rezidüllerinin karışımını barındıran heteropolisakkaritlerdir.

Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Polisakkaritler (devam)

•

Matrikste bulunan ekzopolisakkaritler çok çeşitlidirler. Hatta tek bir türün farklı suşlarının oluşturduğu biyofilm yapılarının arasında bile farklılık gösterebilirler.

•

Biyofilm araştırmalarında P. aeruginosa en çok çalışılan

organizmalardan biridir ve biyofilm gelişimi ve mimarisi için oldukça önemli olan üç farklı türde ekzopolisakkarit üretir:

alginat, Pel ve Psl. Bu ekzopolisakkaritlerden biri olan alginat yüksek molekül ağırlığına ve dallanmamış heteropolimerik bir yapıya sahiptir.

Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Polisakkaritler (devam)

• Alginat biyosentezinin olmadığı mukoid olmayan türlerde Pel ve Psl polisakkaritleri içeren biyofilm yapıları görülür.

• Pel biyofilm yapısının yüzeye bağlanmasında, Psl ise biyofilm mimarisinin oluşmasında oldukça önemli olup

hücre yüzeyinde bulunan bir ekzopolisakkarit olmasından dolayı abiyotik-biyotik yüzeylere yapışmada ve hücre-

hücre etkileşimlerinin sağlamasında rol alır.

Bir Matriks Bileşeni Olarak Hücre Dışı Proteinler

• Biyofilm matriksinde oldukça fazla miktarda hücre dışına salınmış protein bulunur. Bu proteinlerin bir kısmı hücre dışındaki besinlerin hidrolizinden sorumlu enzimler iken, büyük bir çoğunluğu ise yapısal iskelette görev alan

proteinlerdir.

Enzimler

• Biyofilm matriksi içerisinde bulunan polimerleri degrade eden çok çeşitli ekstraselüler enzimler olduğu

bilinmektedir.

• Bu enzimlerin substratları; matrikste bulunan

polisakkaritler, proteinler ve nükleik asitler gibi suda

çözülebilir polimerler olabildiği gibi ve selüloz, kitin ve

lipitler gibi suda çözünmeyen polimerler de olabilir.