Bakterilerle Savaşta En Önemli Silah Bakterilerin Kendisinde Olabilir

Streptomyces sclerotialus‘den alınan bir DNA parçasının mühendisliğinin yapılması sonucunda bakteriyel enfeksiyonlarla savaşmaya yardımcı olabilecek Sklerik asit adı verilen molekül keşfedildi.

Warwick Üniversitesi bilimcilerinden Christophe Corre ve Manuela Tosin liderliğindeki araştırmacılar, türevleri antibiyotik olarak kullanılabilecek olan bu yeni biyoaktif doğal ürünün özelliklerini makale olarak Chemical Science dergisinde yayımladılar. Yeni molekül, toprak bakterisi Streptomyces sclerotialus'ta (Pune-Hindistan'da izole edilmiş) sessiz bir küme geninde yer almaktaydı. Bilim insanları, Biyoenformatik çözümlemeler, CRISPR/Cas9 gen düzenleme ve analitik kimya araç-gereçlerinin birlikte kullanılması sayesinde, bu sessiz yolağı açarak, Sklerik asit’in keşfini yaptılar.

Biyoenformatik araçlar, DNA dizilimlerinde kodlanmış proteinlerin tanımlanmasına ve oynayabilecekleri rolü tahmin etmeye olanak tanıyor. Yeni doğal ürünler keşfetmeyi amaçlayan bilim insanları bilinen biyosentetik mekanizmalara karşılık gelen korunmuş enzimleri arıyor. Bu çalışmada, biyosentetik genlerle ilişkilendirilen korunmuş düzenleyici elementler hedeflenmişti. Bu gerçekten yeni biyokatalizör tipleri tarafından oluşturulan doğal ürünlerin keşfini sağlaması beklenen bir yaklaşımdı.

Çalışma, yapısal olarak yeni olan bir doğal ürün sınıfını ve ayrıca sklerik asit oluşturan yapı blokları arasındaki benzersiz yoğuşma reaksiyonlarını katalize eden yeni biyosentetik enzimleri de ortaya çıkardı. Bu tür enzimler, değerli kimyasalların üretimi için biyokatalizör olarak ileride kullanılabilir.

CRISPR/Cas9 temelli gen düzenleme teknolojisi kullanılarak, ikincil bir organizmada ilgilenilen gen kümesinin ifadesi ve manipülasyonu gerçekleştirildi. Bu, ilgilenilen bakteri türlerinin mühendisliği için bir protokolün optimize edilmesine gerek olmadığı anlamına gelir. Bu yaklaşım, genetik olarak çalışması güç bakterilerde ve hatta metagenomlarda (doğrudan çevresel örneklerden elde edilen genetik malzemelerde) tanımlanmış gen kümelerinden yararlanmaya kadar genişletilebilir. Bakterilerin diğer mikroorganizmlara üstünlük kurmak için “normal olarak” kullandığı düşünülen suskun yolakların genetik mühendisliğinin yapılması yaklaşımı, antibiyotik direnç krizinin çözülmesine yardımcı olabilecek çok çeşitli yeni antimikrobiyal bileşiklerin keşfiyle sonuçlanabilir. 

Araştırmacılar daha sonra sklerik asit olası antibiyotik güçlerini test ettiler ve Mycobacterium tuberculosis'e (H37Rv) karşı orta derecede antibakteriyel aktivite gösterdiklerini buldular ve bu suşun büyümesi üzerinde% 32'lik bir inhibisyon sergiledi. Sklerik asit ayrıca kanserle ilişkili metabolik enzim nikotinamid N-metiltransferaz (NNMT) üzerinde inhibitör aktivite gösterdi.  Son on yılda, özellikle DNA dizilemesinde, biyoenformatik araç geliştirmede, mikrobiyal genetik mühendisliğinde ve analitik kimyada teknolojik ilerlemeler bilim insanlarının işini kolaylaştırdı.  Corre, bu gelişmeler sayesinde bakterilerin genomlarından yararlanmak için yeni stratejilerin geliştirildiğini ve özellikle enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde işe yarayabilecek yeni moleküllerin el değmemiş bir kaynağına erişim elde edildiğini söylüyor. 

Kaynak: https://phys.org/news/2018-10-wake-up-dna-soil-bacteria-acid.html