Kimyagerler, Yapay Proteinlerin Yapımında Gerekli Olan Yapay DNA’ları Kullanacak Bakteri Üretiyor
Fotoğraf: Araştırmacılar bir bakteri üretti ve böylece bakterinin ribozomu büyüyen protein zincirine doğal olmayan bir amino asit eklemek için doğal olmayan bazlar (X = NaM, Y = TPT3) kullandı.
Yaşayan mikroorganizmalar, DNA’yı bilinen dört DNA yerine altı baz ile yazıyor ve çevrimini yapıyor.
Dünya üzerindeki her hücrenin genomu proteinleri kodlamak için dört DNA bazını (adenin, timin, sitozin ve guanin) kullanır. Kimyagerler uzun zamandır doğal ve doğal olmayan nükleik asitlerle çalışan hücreleri yaratmak için bu kiti genişletmeyi hayal ettiler. Bazların genişletilmiş bir koleksiyonu, hücrelerin yeni fonksiyonlara sahip olan ve yeni ilaçlar, aşılar ya da nanomalzemeler olarak yararlı olabilen doğal olmayan amino asit içeren proteinleri sentezleyebilmelerine izin verebilir. Fakat bu hedefe en yakın araştırmacılar, genişleştilmiş baz setleri olan DNA’yı test tüplerindeki proteinlere çevirdi.
Şimdilerde ise Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Floyd E. Romesberg ve çalışma arkadaşları, bakterilere genişletilmiş bir genetik kod yerleştirerek, doğal olmayan bir proteini sentezlemek için mikropları kullanmaya başlayarak bu doğrultuda ilerledi.
Araştırmacılar, doğal bazların kullandığı alışagelmiş hidrojen bağlaması yerine tamamlayıcı paketleme ve hidrofobik kuvvetler vasıtasıyla birbirleriyle eşleşen aromatik DNA bazları olan dNaM ve dTPT3 ile çalışmak için Escherichia coli gerilmesi elde etti . Bakterileri, yeşil floresan proteini (GFP) için bir geni olan dairesel bir DNA plazmidi ile oluşturdular. Araştırmacılar bu genin içinde doğal olmayan baz çiftini, dNaM-dTPT3’ü, GFP’de doğal olmayan bir amino asit eklemek istedikleri bir yere yerleştirdi.
Fotoğraf: Yarı sentetik bakteriler, genişletilmiş bir DNA baz setinden biyosenteze uğradıkları GFP’den parlıyorlar.
Bilim adamları, ilgili bölgede NaM’in RNA versiyonu ile GFP genini bir haberci RNA’ya transkribe eden bir enzimi ifade etmek için bakterileri değiştirdiler. Bakterilerin bu doğal olmayan bazı içeren mRNA’yı çevirmesine izin vermek için, araştırmacılar hücreleri NaM’i tanıyan bir transfer RNA üretmek üzere tasarladılar. Protein çevrimi sırasında genel olarak bir tRNA’daki üç bazlı bir antikodon, bir mRNA’daki üç bazlı bir kodona bağlanır ve ribozom tRNA’ya büyüyen protein zincirine bağlı bir amino asit eklemesine neden olur. Yeni çalışmada, tasarlanmış tRNA, mRNA’daki NaM ile eşleştirilmesi için antikodonundaki TPT3’ün RNA sürümünü içeriyordu.
Bilim insanları, bu sistemi her biri farklı ve doğal olmayan amino asit (N-propargil-lisin veya p-azido-fenilalanin) taşıyan iki farklı tRNA ile test ettiler ve bakterilerin her birinin GFP’de uygun noktalara eklediklerini gösterdiler. Romesberg daha önce bu tür genişletilmiş DNA teknolojisini ticarileştirmek için biyoteknoloji firması Synthorx’u kurmuştu.
A-STAR Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü’nden Ichiro Hirao, çalışmaların doğal olmayan baz çiftlerinin hücrelerdeki moleküler biyolojik makinelerle uyumlu olduğunu ve genetik alfabe genişlemesinin yeni bir aşamasına kapı açtığını söylüyor.
Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfı’ndan Steven A. Benner ise bu teknolojinin ne kadar geniş ölçekte uygulanabilir olduğu konusuna kuşkuyla bakıyor. Hidrofobik baz eşleştirmesinin ancak doğal olmayan bazlar stabilizasyonu için doğal halkalar arasında sıkıştırıldığında çalışabileceğine inanıyor ve bu türde bir baz eşleşmesinin, yarı sentetik yaşamın çeşitli biçimlerini koruma konusunda güvenilir bir sistem olduğundan şüphe ediyor.
Öte yandan, Yale Üniversitesi’nden Dieter Söll, çalışmaların büyük bir vaatleri olduğunu düşünüyor. “Canlıların gelecekte birden fazla doğal olmayan amino asit içeren özelleştirilmiş proteinler yapabileceklerinin ilk gerçek kanıtıdır” diyor.
Kaynak : acs.org
