Mantarlarda Quorum Sensing: Yoğunluk Sinyalleri

Tek bir maya hücresi, çevresinde kaç komşusu olduğunu nereden bilir? Bakteriler için bu sorunun cevabı quorum sensing, yani hücre yoğunluğuna bağlı mikrobiyal iletişimdir; mantarlarda da benzer bir sistemin var olduğu, farnesol adlı molekülün dimorfik maya Candida albicans'ta iplik oluşumunu denetlediğinin bulunmasıyla anlaşılmıştır (Albuquerque ve ark., 2012). Aşağıda alkollerden peptitlere uzanan bu sinyal ailesini tek tek ele alıyoruz.

Yoğunluk sinyali nasıl çalışır?

Hücreler ortama bir sinyal molekülü salar ve bu molekülün derişimi popülasyon yoğunluğuyla orantılı olarak artar; derişim belirli bir düzeye ulaştığında hücrelerin gelişim kararı değişir (Gómez-Gil ve ark., 2019). Derleme çalışmalarına göre quorum sensing, mantarlarda hücreler arası iletişimin üzerinde çok çalışılmış biçimlerinden biridir ve son yirmi yılda mantarlara ya da ökaryotlara özgü pek çok davranışla ilişkilendirilmiştir (Tian ve ark., 2021).

Aşağıdaki örneklerde sık sık maya biçimi ile iplik biçimi arasındaki geçiş konu ediliyor. Mayanın neden bir mantar sayıldığını maya bir mantar mı yazısında anlattık.

İlk sinyal: farnesol

C. albicans kültürünün nasıl davranacağı başlangıçtaki hücre sayısına bağlıdır; 2001'de yayımlanan bir laboratuvar çalışması bu "aşı büyüklüğü etkisinin" hücrelerin ortama saldığı bir sinyal molekülünden kaynaklandığını ve bu molekülün farnesol olduğunu göstermiştir (Hornby ve ark., 2001).

Aynı çalışmada farnesolün mayadan iplik biçimine geçişi engellediği, hücrelerin büyüme hızını değiştirmeden tomurcuklanan maya olarak kalmasını sağladığı bildirilmiştir (Hornby ve ark., 2001). Molekül büyüme boyunca sürekli ve 23-43 °C aralığında, ortamdaki canlı hücre sayısıyla kabaca orantılı miktarda üretilmiş; üretim karbon ya da azot kaynağının türüne bağlı olmamıştır (Hornby ve ark., 2001).

Aynı çalışmada çim borusu oluşumunun yarı yarıya baskılandığı derişim yaklaşık 30-35 mikromolar bulunmuş, benzer bir molekül olan nerolidolün yaklaşık iki kat daha az etkin olduğu, 10 karbonlu geraniol ile 20 karbonlu geranilgeraniolün ise hiç etkinlik göstermediği görülmüştür (Hornby ve ark., 2001).

Gaz ve fren: tirozol

Taze besiyerine seyreltilen C. albicans hücrelerinin büyümeye başlamadan önce belirgin bir gecikme gösterdiği, yoğun bir kültürden alınmış besiyeri eklendiğinde bu gecikmenin ortadan kalktığı ve etkin bileşenin tirozol olduğu gösterilmiştir (Chen ve ark., 2004). Aynı çalışmada tirozolün uygun koşullarda çim borusu oluşumunu uyardığı bildirilmiş; farnesol bu süreci baskıladığı için yazarlar iplik oluşumunun hem olumlu hem olumsuz sinyallerle denetlendiği sonucuna varmıştır (Chen ve ark., 2004).

Ekmek mayası ve akrabalarında aromatik alkoller

Ekmek ve bira mayası Saccharomyces cerevisiae ortama aromatik alkoller salar; bu alkoller FLO11 geninin ifadesini artırarak ipliksi büyümeyi uyarır ve üretimleri hem hücre yoğunluğuna hem de ortamdaki azota bağlıdır: yüksek amonyak üretimi kısar, azot kıtlığı ise başlatır (Chen ve ark., 2006). Aynı çalışmada bu moleküllerin C. albicans'ta biçim değişimini tetiklemediği, yani sinyallerin türe özgü olduğu gösterilmiştir (Chen ve ark., 2006). Derleme çalışmaları bu alkolleri feniletanol ve triptofol olarak adlandırır ve azot açlığı koşullarında biçim değişimini düzenlediklerini belirtir (Albuquerque ve ark., 2012). Bu mayanın mutfaktaki yolculuğunu ekmek mayası nasıl üretilir yazısında ele alıyoruz.

Bölünen maya Schizosaccharomyces japonicus'ta feniletanol ve triptofol aracılı quorum sensing, popülasyon yoğunluğu arttığında mayadan ipliğe geçişi baskılamıştır (Gómez-Gil ve ark., 2019). Bu cinsin model türünü Schizosaccharomyces pombe yazısında anlatıyoruz.

Bira ve şarap üretiminde istenmeyen bir maya olarak bilinen Dekkera (Brettanomyces) cinsinde ise azotu kısıtlı ortama eklenen 2-feniletanol ve triptofolün iki türde mayadan ipliksi büyümeye geçişi belirgin biçimde artırdığı bulunmuştur (Britton ve ark., 2025). Bu mayanın fermantasyondaki yerini Brettanomyces nedir yazısında bulabilirsiniz.

Sinyal başka bir türe ulaştığında

İpliksi küf Aspergillus nidulans'ın saptanabilir miktarda farnesol salgılamadığı, dışarıdan eklenen farnesolün ise bu küfte hifa biçimlenmesini etkilemeyip programlı hücre ölümüne özgü belirtileri tetiklediği bir laboratuvar çalışmasında gösterilmiştir (Semighini ve ark., 2006). Aynı çalışmada C. albicans ile birlikte kültüre alınan A. nidulans'ın büyüme ve gelişimi farnesole bağlı biçimde bozulmuş; yazarlar farnesolün rakip mikropları geriletmek için de kullanıldığını öne sürmüştür (Semighini ve ark., 2006).

Amfibi patojeni kitrit mantarları Batrachochytrium dendrobatidis ve B. salamandrivorans'ta kültür süpernatantı büyümeyi derişime bağlı olarak azaltmış, bu etkiden sorumlu küçük moleküllerden biri triptofol olarak tanımlanmıştır (Verbrugghe ve ark., 2018). Yazarlara göre bu mantarlar triptofol aracılığıyla çok hücreli bir birlik gibi davranarak kendi yoğunluklarını düzenler (Verbrugghe ve ark., 2018).

Peptit sinyaller: Qsp1

Cryptococcus neoformans mayasında Qsp1 adlı salgılanan bir peptidin, yüksek hücre yoğunluklarında salgılanan proteaz etkinliğini düzenleyen ve hücre duvarı işlevini destekleyen bir otoregülasyon sinyali olduğu gösterilmiştir (Homer ve ark., 2016). Peptit, salgılanan öncül proQsp1'den hücreye bağlı Pqp1 proteazıyla kesilerek olgunlaşır, algılanması için Opt1 adlı oligopeptit taşıyıcısı gerekir ve olgun peptidin hücre içinde üretilmesi bile eksikliğin birçok sonucunu gidermiştir (Homer ve ark., 2016). Yani sinyal dışarıda olgunlaşıyor, ama işini hücrenin içinde görüyor (Homer ve ark., 2016).

Eşleşme sırasında salınan sinyalleri mantar feromonları, hifaların birbirini bulup kaynaşmasını anastomoz nedir, miselyumdaki elektriksel etkinliği ise mantarlarda elektriksel sinyal yazısında ele alıyoruz.

Bilimsel referanslar

Albuquerque, P. et al. (2012). Quorum sensing in fungi--a review. Med Mycol, 50(4), 337-45. PMID 22268493. DOI 10.3109/13693786.2011.652201.

Britton, S.J. et al. (2025). Excitation of filamentous growth in Dekkera spp. by quorum sensing aromatic alcohols 2-phenylethanol and tryptophol. FEMS Microbiol Lett, 372, fnae105. PMID 39657076. DOI 10.1093/femsle/fnae105.

Chen, H. et al. (2004). Tyrosol is a quorum-sensing molecule in Candida albicans. Proc Natl Acad Sci U S A, 101(14), 5048-52. PMID 15051880. DOI 10.1073/pnas.0401416101.

Chen, H. et al. (2006). Feedback control of morphogenesis in fungi by aromatic alcohols. Genes Dev, 20(9), 1150-61. PMID 16618799. DOI 10.1101/gad.1411806.

Gómez-Gil, E. et al. (2019). Quorum sensing and stress-activated MAPK signaling repress yeast to hypha transition in the fission yeast Schizosaccharomyces japonicus. PLoS Genet, 15(5), e1008192. PMID 31150379. DOI 10.1371/journal.pgen.1008192.

Homer, C.M. et al. (2016). Intracellular Action of a Secreted Peptide Required for Fungal Virulence. Cell Host Microbe, 19(6), 849-64. PMID 27212659. DOI 10.1016/j.chom.2016.05.001.

Hornby, J.M. et al. (2001). Quorum sensing in the dimorphic fungus Candida albicans is mediated by farnesol. Appl Environ Microbiol, 67(7), 2982-92. PMID 11425711. DOI 10.1128/AEM.67.7.2982-2992.2001.

Semighini, C.P. et al. (2006). Farnesol-induced apoptosis in Aspergillus nidulans reveals a possible mechanism for antagonistic interactions between fungi. Mol Microbiol, 59(3), 753-64. PMID 16420349. DOI 10.1111/j.1365-2958.2005.04976.x.

Tian, X. et al. (2021). Quorum Sensing in Fungal Species. Annu Rev Microbiol, 75, 449-469. PMID 34348030. DOI 10.1146/annurev-micro-060321-045510.

Verbrugghe, E. et al. (2018). Growth Regulation in Amphibian Pathogenic Chytrid Fungi by the Quorum Sensing Metabolite Tryptophol. Front Microbiol, 9, 3277. PMID 30671052. DOI 10.3389/fmicb.2018.03277.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya