Araştırmacılar, Mantarların Nasıl Bileşik Ürettiklerini Potansiyel Farmasötik Uygulamalarla Çözüyor
Fotoğraf: Diels-Alderaz kompleks yapısının, gösterilen mantarların ürettiği doğal ürünlerden premalbrancheamide ile temsili.
Michigan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü öncülüğünde yapılan araştırma, doğanın büyük bir biyoaktif kimyasal sınıfını nasıl ürettiğine dair 50 yıllık bir gizemi çözdü.
Bulguların 23 Eylül’de Nature Chemistry dergisinde yayınlanması planlanıyor.
Prenillenmiş indol alkaloitler adı verilen bileşikler ilk olarak 1970’lerde mantarlarda keşfedildi. O zamandan beri, geniş kapsamlı potansiyel uygulamalara faydalı ilaçlar olarak büyük ilgi çektiler. Bir bileşik zaten dünya çapında hayvancılık için bir antiparazit olarak kullanılıyor.
Mantarların bu kimyasalları nasıl oluşturduklarını anlamak, onları yeniden üretmek ve laboratuvarda varyantlar oluşturmak için çok önemlidir. Mantarların genleri enzimleri kodlar ve bu enzimler karmaşık molekülü oluşturma amacıyla her adımı gerçekleştirmek için çok basit yapı taşları kullanır.
Ancak bu bileşikler hakkındaki uzun zamandır devam eden bilgilere rağmen araştırmacılar, mantarların bunları üretmek için kullandıkları enzimleri ve reaksiyonları ayrıştıramadılar.
Yaşam Bilimleri Enstitüsü’nün Janet Smith laboratuvarında araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Qingyun Dan, “Ancak, eğer gerçekten dahil olan genleri izole edebilir ve bu enzimleri yapabilirsek, tüm biyo-montaj hattını bir test tüpünde yeniden yaratabiliyor olmalıyız” dedi. “Ama şimdiye kadar hiçbir laboratuvar bunu yapamadı.”
Araştırmacılar; sentetik kimya, genetik, enzimoloji, hesaplamalı kimya ve yapısal biyolojiyi on yıl boyunca birleştiren ortak bir yaklaşım kullanarak süreci ortaya koymuş ve şaşırtıcı bir kimyasal büküm ortaya çıkarmıştır. Montaj işlemindeki son adım, doğada neredeyse hiç görülmemiş bir reaksiyondur: Diels-Alder reaksiyonu.
Çalışmanın kıdemli yazarlarından enstitü öğretim üyesi David Sherman, “Bu reaksiyon, ilk keşfi 1920’lere kadar uzanan, sentetik organik kimyanın temellerinden biridir” dedi. “Ancak son birkaç yıl içinde bile bu reaksiyonun aslında doğada var olup olmadığı konusunda büyük tartışmalar oldu. Bu, büyüleyici indol alkaloitler sınıfına giden en olağanüstü, en beklenmedik yol.”
Araştırmacılar, Diels-Alder reaksiyonunu mümkün kılan enzimi keşfetmenin ve bu bileşiklerin doğada nasıl oluştuğunu çözmenin iki heyecan verici kapı açtığını düşünüyor.
İlk olarak, bu Diels-Alder reaksiyonunu katalize eden özel enzim, en yaygın kullanılan kimyasal reaksiyonlardan birinin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu enzim çok daha fazla spesifiklik ile reaksiyonu gerçekleştirir, yani sadece istenen bir bileşiği oluşturur ve istenmeyen yan ürünler içermez.
İkincisi, araştırmacılar Diels-Alder reaksiyonunu gerçekleştiren enzimin kristal bir yapısını elde edebildiklerinden, şimdi enzimin reaksiyonu doğada nasıl yönlendirdiği ve gelecekte yeni bileşikler yaratmada nasıl kullanılabileceği konusunda net bir fikirleri var.
Sherman’ın laboratuarında araştırmacı ve başyazar olan Sean Newmister, “Bu kristal yapıların açıklayıcı gücüne çok iyi bir örnek. Çalıştığımız enzimin aktivitesinin mekanik olarak iç yüzünü anlarız ancak bunun biyolojik aktivitelerle yeni kimyasal bileşikleri sentezlemek için bir araç olarak nasıl kullanılacağına da anlarız. Bu gerçekten heyecan verici.” dedi.
Kaynak: phys.org
