Bakteriyel quorum-sensing inhibitörlerinin araştırılması ve biyokimyasal olarak tanımlanması

Abstract

`Quorum sensing` (QS), moleküler sinyallere dayanan bakteriler arası bir iletişim mekanizmasıdır. Bu mekanizma patojenite gibi birçok bakteriyel fonksiyonu düzenler. Patojeniteyi baskılamak amacıyla bu mekanizmayı inhibe edebilen bileşikler bazı alglerden ve bitkilerden izole edilmiştir. Ancak Türkiye'de yetişen bitki türleri anti-QS aktivite açısından yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışmada, Rize ve İstanbul'da yetişen 26 bitki türünün anti-QS aktiviteleri Gram (-) bir bakteri olan Chromobacterium violaceum 'a dayalı biyomonitör sistemler aracılığıyla test edilmiştir. Sonuç olarak, 22 bitkide anti-QS aktivite bulunmazken, Quercus robur L., Quercus frainetto Ten., Epilobium angustifolium L. ve Tanacetum balsamita L. subsp. balsamitoides'in metanolik ekstrelerinde % 31-62 arasında anti-QS aktivite bulunmuştur. Yüksek aktivite gösteren Quercus robur L.'nin etil asetat fraksiyonunda, viyolasin üretimi %92 oranında baskılanmıştır. İnce tabaka kromotografisi (İTK) ve yüksek performans sıvı kromotografisi (HPLC) analizlerine göre fraksiyondaki aktivitenin gallik asitten ileri geldiği düşünülmektedir. Çalışmada ek olarak, bileşiklerin Gram (+) bakterideki QS sistemi üzerindeki etkilerini araştırmak amacıyla Lactococcus lactis'e dayalı bir agar biyodifüzyon belirlemesi test edilmiştir. Rosmarinik asit, ferulik asit, Quercus robur L. ve Quercus frainetto Ten. ekstrelerinin L. lactis'deki QS'e bağlı nisin üretimini baskıladığı gösterilmiştir. Bu hücrelerde ayrıca nisin sentezinden sorumlu nisA geninin anlatımı azalmıştır. Çalışmada L. lactis agar biyodifüzyon belirlemesinin Gram (+) bakterilerde anti-QS analizleri için etkili bir yöntem olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, Q. robur L. ve Q. frainetto Ten. türlerinin Gram (-) ve Gram (+) bakterilerde QS'i baskıladığı saptanmıştır. Böylece, elde edilen bulgular yeni anti-QS bileşiklerin bulunmasına katkı sağlayacaktır.Anahtar kelimeler: Quercus sp., anti-QS, quorum sensing, nisin, agar biyodifüzyon belirlemesi.

Quorum-sensing (QS) is cell-cell communication mechanism based on molecular signaling. This mechanism regulates various function such as pathogenicity. In order to suppression of pathogenicity, compounds that inhibit this mechanism were isolated from some algae and plant species. However, plant species grown in Turkey was not investigated for anti-QS activity sufficiently. In this study, anti-QS activity was analysed in 26 plants originated from Rize and Istanbul by biomonitor systems depend on Chromobacterium violaceum as a Gram- negative bacterium. Twenty two plants did not show anti-QS activity while methanolic extract of Quercus robur L., Quercus frainetto Ten., Epilobium angustifolium L. and Tanacetum balsamita L. subsp. balsamitoides showed anti-QS activity between 31-62%. Violacein production was supressed in a ratio of 92% in the fraction of ethyl acetate of Quercus robur L. which was highly active. The activity in the fraction could be depend on gallic acid according to thin layer chromotography (TLC) and high performance liquid chromotography (HPLC) analyses. In addition, an agar difussion bioassay based on Lactococcus lactis was tested to investigate effects of compounds on the QS system in Gram–positive bacteria. Suppression of QS-based nisin production in L. lactis was demonstrated by using rosmarinic acid, ferullic acid, Quercus robur L. and Quercus frainetto Ten. extracts. Expression of nisA gene which is responsible for nisin production was also decreased in these cells. Our study showed that L. lactis agar difussion bioassay is efficient to monitor anti-QS activity in Gram (+) bacteria. As a result, Q. robur L. and Q. frainetto Ten. have been found to supress QS in both Gram (-) and Gram (+) bacteria. Thus, the obtained findings will contribute to isolate new anti-QS compounds.Keywords: Quercus sp., anti-QS, quorum sensing, nisin, agar diffusion bioassay