باکتریوسین

باکتریوسین‌ها برای نخستین بار توسط آندره گراتیا در سال ۱۹۲۵ میلادی کشف شد.^[۲][۳] 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.

میکروب‌ها قادرند خیلی از محصولات سیستم‌های میکروبی را تولید کنند که شامل : آنتی‌بیوتیک‌ها محصولات متابولیکی و همین‌طور باکتریوسین‌ها می‌باشند. تعداد زیادی از باکتریوسین‌ها از طیف وسیعی از باکتری‌های متنوع کشف شده‌است که دارای ساختمان‌های متفاوتی هستند که این باکتریوسین‌ها با ساختمانهای متفاوت و روشهای عمل و مکانیزم بیوسنتز و تنظیم ژنی متفاوت، وجود دارند. خواص مفید آنها برای سلامتی انسانها به اثبات رسیده‌است. باکتریوسین‌ها بنظر می‌رسد به عنوان ترکیبات جذاب در صنایع دارویی و غذایی جهت پیشگیری از رشد باکتریهای بیماریزا و فساد مواد غذایی جلوگیری می‌کنند. باکتریوسین‌ها به عنوان اسلحه‌های زیستی، بدون خطر و حافظ محیط زیست مطرح می‌شوند.

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

LAB باکتریوسین‌ها ترکیبات ایمن برای انسان هستند زیرا غیر سمی اند.

Pediocin , Nisin به عنوان افزودنی غذایی به عنوان Nisaplin استفاده می‌شود. درمان بیماری‌های مرتبط با پاتوژن‌ها مثل پاتوژن‌های تولیدکننده توکسین -VRE-MRSA – و شیگاتوکسین که توسط E,coli تولید شده.

در درمان سرطان و مهار رشد سلول‌های تومورال نقش دارد مثل کلی کسین E1,A همچنین باکتریوسین‌ها به عنوان ترکیبات آنتی‌بیوتیک جدید در محصولات غذایی و دارویی مورد توجه قرار گرفته‌اند.

امروزه تعداد باکتریوسین‌هایی که جدیداً کشف می‌شوند رو به افزایش است و به عنوان آنتی‌بیوتیک‌های جایگزین مورد توجه اند، اما نحوه عملکرد و دستکاری ژنتیکی آنها و مکانیزم سنتز و کاربرد جدیدشان نیاز به مطالعات بیشتری دارد.

باکتریوسین‌ها پپتیدهای آنتی باکتریال هستند که بصورت ریبوزومی سنتز می‌شوند که در طی رشدشان مولکولی با ساختار پروتئین یا پلی پپتید تولید می‌کنند که خاصیت آنتی میکروبی دارد، باکتریوسین‌ها به عنوان یک سلاح زیستی مطر می‌شوند.

تفاوت باکتریوسین و آنتی‌بیوتیک

1. باکتریوسین‌ها فقط برای باکتری‌هایی کشنده هستند که نزدیک به گونه‌های باکتری مولد می‌باشد، یعنی توسط یک باکتری تولید می‌شود و فقط برای باکتری‌هایی سمی است که نزدیک به همان گونه باکتری باشد و در یک رده و خانواده قرار بگیرند. اما آنتی‌بیوتیکها طیف فعالیت وسیعتری دارند.
2. باکتریوسین‌ها بصورت ریبوزومال سنتز و در طی فاز اولیه رشد تولید می‌شوند. اما آنتی‌بیوتیک‌ها معمولاً متابولیت‌های ثانویه اند.
3. باکتریوسین‌ها معمولاً وزن مولکولی کم، حداکثر تا کیلو دالتون دارند و چون تغییرات بعد از ترجمه ای دارند می‌توانند به راحتی توسط آنزیم‌های پروتئولیتیک بویژه پروتئازهای دستگاه گوارش پستانداران تجزیه شده و این امر باعث شده تا آنها برای مصرف انسانی ایمن باشند. ولی آنتی‌بیوتیک‌ها کاربردشان در مواد غذایی غیرقانونی است.

نحوه عملکرد

باکتریوسین‌ها 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 باکتریوسین‌ها به ساختن اولیه پپتیدها ارتباط دارد؛ مثلاً بعضی از آنتی‌بیوتیک‌ها مولکول هدفشان پپتید کلاس ۲ که پیشساز پل ارتباطی دیواره سلولی و غشاء است. یا مثلاً نیسین یک آنتی‌بیوتیک پورفورمین یعنی سوراخ کننده است و با نفوذپذیری غشای پلاسمایی باعث خروج مولکول‌های داخل سلولی سلول هدف خود می‌شود.

عملکرد دیگر باکتریوسین‌ها مکانیزم خود ایمنی است. تولیدکنندگان باکتریوسین معمولاً پروتئین‌های خود ایمنی را تولید می‌کنند که باکتری را از کشته شدن به وسیله باکتریوسین خودش محافظت می‌کند.

عملکرد دیگر مقاومت به باکتریوسین؛ مثلاً مکانیزم مقاومت به نیسین و باکتریوسین‌های کلاس a2 به سیالیت غشاء سلولی و شارژ سطحی سلول ارتباط دارد، شارژ سطحی سلول می‌تواند بر واکنشهای بین باکتریوسین گیرنده‌های موجود بر روی غشاء مؤثر باشد.