Bitki Bilimciler, Bitkilerde Kanser Önleyici Bileşik için Bir Reçete Buluyor
Fotoğraf 1: Seçkin Biyokimya Profesörü Natalia Dudareva, Purdue Ziraat Fakültesi’nde laboratuvarında. Dudareva güvey otu ve kekikte bulunan bir kanser önleyici bileşiğin biyosentetik yolunu haritalayan ve potansiyel farmasötikal kullanıma kapı açan bir araştırma ekibine liderlik etti.
Kekik ve güvey otu posaları tümör gelişimini ortadan kaldıran bir kanser önleyici bileşiğe sahiptir, fakat domates sosunuza daha fazla eklemek için, majör bir yarar sağlamak yeterli değildir. Bu bitkilerin gücünün, kilidi açmanın anahtarı, meydana getirilen bileşiğin miktarını arttırmak veya ilaç geliştirme için bileşiği sentezlemektir.
Purdue Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bileşenlerin ve ihtiyaç duyulan basamakların bir çeşit moleküler reçetesi olan biyosentetik yol haritalayarak, bileşiği farmasötiklerde kullanma doğrultusunda ilk adımı attılar.
Purdue Ziraat Fakültesi’nde seçkin bir profesör olan ve aynı zamanda projenin ortak lideri olan Natalia Dudareva, “Bu bitkiler önemli bileşikler içermektedir, ancak miktar çok düşük ve ekstraksiyon için yeterli olmayacaktır.” dedi. “Bu bileşiklerin nasıl oluştuğunu anlayarak, onları daha yüksek seviyelerde mühendislik tesislerine veya medikal kullanım adına mikroorganizmalarda bileşikleri sentezlemek için yol açıyoruz.
“Şu anda bitki bilimi için muhteşem bir zaman. Daha hızlı, daha ucuz ve çok daha fazla anlayış sağlayan araçlarımız var. Hücrenin içine bakmak gibi; neredeyse inanılmaz.”
Timol, karvakrol ve timohidrokinon, kekik, güvey otu ve Lamiaceae familyasından diğer bitkilerdeki aromatik bileşiklerdir. Bunlar, ayrıca antibakteriyel, antienflamatuar (enflamasyonu ve ödemi azaltan), antioksidan ve insan sağlığına faydalı diğer özelliklere sahiptir. Aynı zamanda Purdue’nun Bitki Biyoloji Merkezi direktörü olan Dudareva, timohidrokinonun kanser önleyici özelliğe sahip olduğunu ve özellikle ilgi çekici olduğunu söyledi.
Almanya’daki Martin Luther Üniversitesi Halle-Wittenberg ve Michigan Eyalet Üniversitesi’nden bilim insanlar ile işbirliği içinde, ekip, öncülleri timol ve karvakrol oluşumunu ve biyosentetik yol boyunca kısa-ömürlü ara bileşikleri dahil ederek, timohidrokinona giden tam biyosentetik yolu meydana getirdi.
Dudareva, bulgular, diğer bitkilerde sadece birkaç biyosentetik yolun keşfedildiği fenolik ve aromatik monoterpenler adı verilen, bileşiklerin bu sınıfının oluşumunun, önceki görüşleri değiştirdi, dedi. Çalışma, Proceedings of the National Academy of Sciences’ta yayımlanan bir makalede detaylıca anlatılmıştır.
Fotoğraf 2: Purdue’de doktora sonrası bir araştırmacı olan Pan Liao, Dudareva’nın laboratuvarında çalışıyor. Liao, bazı bitkilerde bulunan medikal özelliklere sahip moleküler bileşikler olan timol, karvakrol ve timohidrokinonun biyosentezini açıklayan bir makalenin ilk yazarıydı.
Dudareva’nın laboratuvarında doktora sonrası bir araştırmacı ve makalenin ortak-ilk yazarı olan Pan Liao, “Bu bulgular, bitkilerde ve diğer organizmalarda yüksek değerdeki bileşiklerin mühendisliği için yeni hedefler sağlıyor.” dedi. “Birçok bitki, sadece medikal özellikler içermekle kalmayıp, aynı zamanda içindeki bileşikleri; gıda katkı maddesi olarak ve parfüm, kozmetik ve diğer ürünler için kullanılır.
Şimdi, bu yol bilindiğine göre, bitki bilimciler çok daha fazla yararlı bileşik üreten bitki kültürleri geliştirebilir veya üretim için, maya gibi, mikroorganizmalar içine dahil edilebilir. Liao, ikinci yöntem, birçok bitki-bazlı ürün için esas olarak, değerli bileşikleri elde etmek için bir fermantasyon süreci içerdiğini söyledi.
Fermantasyon süreci, yiyecek ve içecek, farmasötikal ve biyoyakıt üretimi için çok önemlidir, Purdue, şu anda birincil bir fermantasyon bilimi sunmaktadır.
RNA dizilimi ve korelasyon analizi kullanarak, ekip timohidrokinon üretimi için gerekli genleri bitki dokuları örneklerinden 80,000 genden fazlasını taradı ve tespit etti. Ekip, bileşik yapısı ile ilgili bilinenlere dayalı olarak ve metabolit belirleme ile biyokimyasal test etme yoluyla, biyosentetik yolu yani yöntemi tanımladı.
Liao, “Yolda (yöntemde) oluşan ara madde tahmin edilen değildi.” dedi. “Hem timol hem de karvakrolun aromatik omurgasının, iki kararsız ara madde aracılığıyla bir dehidrojenaz ile kombinasyonunda bir P450 monooksijenaz tarafından γ-terpinenden oluşturulduğunu, ancak önerildiği gibi p-simenden oluşmadığını bulduk.”
Dudareva, yüksek verimli gen anlatımı analizini gerçekleştirmek için RNA dizilimini kullanma kabiliyeti nedeniyle, birçok yolun şu anda keşfediliyor olduğunu söyledi.
O, bu araştırmanın sonuçları aynı zamanda biyokimya ve bitkilerin diğer türlerinin bitki bilimleri araştırması için yararlı olacağını da ekledi.
Dudareva, “Biz, bilim insanları olarak, her zaman farklı sistem ve bitkilerdeki yolları kıyaslıyoruz.” dedi. “Her zaman yeni ihtimalleri takipteyiz. Ne kadar çok öğrenirsek, bir sonraki ilerlemeye anahtar olabilecek benzerlikleri ve farklılıkları o kadar çok tanıyabiliriz.” diyor.
Kaynak: phys.org
