Son yıllarda hücreler arasındaki iletişim paradigmasının aydınlatılmasıyla beraber bakterilerin çeşitli hücre dışı sinyallere yanıt olarak gen ekspresyon modellerini değiştirebilmeleri büyük ilgi çekmektedir. Özellikle çoğunluğu algılama [quorum sensing (QS)] olarak adlandırılan bakteri popülasyonları arasındaki hücre içi ve hücreler arası iletişim, fizyolojik ve genetik faaliyetlerin koordinasyonu için önemli bir araç olmaktadır. QS çalışmalarının, özellikle gıda kaynaklı patojenlerdeki enfeksiyöz süreçlerin düzenleyici mekanizmalarını aydınlatmak için önemi büyüktür. Salmonella’da bulunan QS mekanizmalarının aydınlatılması, bu bakteriyle mücadelede virülans faktörlerini etkisizleştirmek açısından önemlidir. Bu çalışmada Salmonella’nın QS aktivitesinde anahtar rol oynayan luxS geni mutantlarının oluşturulması ve bu mutasyonun bakteride bulunan virülans genlerinin ifadesi üzerine etkisinin ve sentetik N-hekzanoil-homoserin lakton (C6HSL)’un Salmonella doğal suş ve luxS geni mutantlarının biyofilm oluşumuyla AI-2 sinyal yolağı üzerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. luxS geni mutantları, homolog bölge rekombinasyonunu esas alan, kloramfenikol gen kasetiyle söz konusu gen bölgesinin rekombinasyonu yoluyla gerçekleştirilmiştir. Bu şekilde elde edilen luxS mutantlarında, Salmonella patojenitesinde önemli rollere sahip sekiz farklı virülans geninin (hilA, invA, inv, glgC, fimF, fliF, lpfA, gyrA) ifadesi kantitatif gerçek zamanlı revers transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu [quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction (rRT-qPCR)] yöntemiyle doğal suşlarla karşılaştırmalı bir şekilde belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, luxS geni bakımından mutant olan suşlarda, incelenen her bir genin ifadesinin önemli ölçüde azaldığı saptanmıştır. Salmonella suşlarının bağıl AI-2 aktiviteleri zamana bağlı olarak incelenmiş ve en yüksek aktivitenin dördüncü saatte gerçekleştiği, ayrıca luxS mutantlarının AI-2 aktivitelerinin, doğal suşa kıyasla azaldığı tespit edilmiştir. Son olarak, C6HSL’un Salmonella Typhimurium DMC4, SL1344 doğal suşları ve mutantlarının biyofilm aktivitesini en çok 72. saatte arttırdığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu bulgularla C6HSL’un tüm suşlarda QS iletişimini uyardığı, buna bağlı olarak da Salmonella’nın biyofilm oluşumunu ve otoindüktör aktivitesini arttırdığına dair güçlü kanıtlar sunulmuştur. Bu durum, Salmonella’nın dış sinyallere karşı QS sistemlerini kullanarak yanıt oluşturduğunu göstermektedir. Ayrıca bu patojenin biyofilm oluşumunu önlemeye yönelik stratejilerin geliştirilmesi için türler arası iletişim mekanizmaları hakkında ek bilgi sağlayabilecek araştırmalara katkıda bulunulmuştur.
In recent years, as the paradigm of communication between cells has been clarified, the ability of bac- teria to change their gene expression patterns in response to various extracellular signals has attracted great interest. In particular, intracellular and intercellular communication between bacterial populations, called quorum sensing (QS), is essential for coordinating physiological and genetic activities. QS studies are critical, particularly in elucidating the regulatory mechanisms of infectious processes in food-borne pathogens. Elucidating the QS mechanisms in Salmonella is effective in silencing the virulence factors in the fight against this bacterium. The aims of this study were; to create luxS gene mutants that play a vital role in the QS activity of Salmonella and to determine the effect of this mutation on the expression of virulence genes in the bacteria and to determine the impact of synthetic N-hexanoyl-homoserine lactone (C6HSL) on biofilm formation and AI-2 signaling pathway of Salmonella wild strain and luxS gene mu- tants. luxS gene mutants were constructed by recombining the gene region with the chloramphenicol gene cassette based on homologous region recombination. In the luxS mutants obtained in this way, the expression of eight different virulence genes (hilA, invA, inv, glgC, fimF, fliF, lpfA, gyrA), which have essential roles in Salmonella pathogenicity, was determined by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (rRT-qPCR) method and compared with natural strains. As a result of these studies, it was determined that the expression of each gene examined was significantly reduced in luxS mutant strains. The relative AI-2 activities of Salmonella strains were analyzed depending on time. It was determined that the highest activity occurred at the fourth hour and the AI-2 activities of luxS mutants were reduced compared to the wild strain. Finally, it was determined that C6HSL increased the biofilm activity of Salmonella Typhimurium DMC4, SL1344 wild strains, and mutants, mainly at the 72nd hour. In conclusion, our results proved that C6HSL stimulated QS communication in all strains and increased biofilm of Salmonella formation and autoinducer activity. This situation determines that Salmonella re- sponds to external signals by using QS systems. In addition, this research contributed to provide addi- tional information on interspecies communication mechanisms to develop strategies to prevent biofilm formation of this pathogen.
