Gen Regülasyonunda Enzimatik Fotokafesleme Yönteminin Kullanılması
DNA’ya metil gruplarının eklenmesi ya da çıkarılması gen düzenlenmesinde önemli rol oynar. Bu mekanizmaları daha yakından incelemek için, Alman bir ekip belirli metilasyon alanlarının bloke edildiği ve daha sonra ışık ile irradyasyon (photocaging) yoluyla tam zamanında bloklanmanın kaldırabildiği yeni bir metod geliştirdiler. Angewandte Chemie dergisine göre, gerekli reaktifler in situ ortamda enzimatik olarak üretildi.
Vücudumuzdaki hücrelerin çok farklı gözükmelerine ve farklı fonksiyonları yerine getirmelerine rağmen, tüm hücreler aynı DNA’ya sahiptirler. Ancak, hücreler aynı genleri kullanmazlar. Hücre tipine ve zamandaki ana bağlı olarak, belirli genler açıktır (aktif) ve diğerleri ise kapalıdır (inaktif). Bu değişikler epigenetik modifikasyon olarak adlandırılır. Önemli regülasyon mekanizmalarından biri metil grubunun (-CH3) eklenmesi ve uzaklaştırılması anlamlarına gelen metilasyon ve demetilasyondur. Örneğin, kanser hücrelerinin metilasyon kalıbı, sağlıklı hücrelerden farklıdır. Metilasyon boyunca, metil transferaz (MTases) olarak bilinen enzimler S-adenozil-L-metiyonin (AdoMet) den metil grubunu hedef moleküle aktarır.
Daha yakından bu regülasyonun fonksiyonunu ve amacını incelemek ve metilasyon kalıplarını belirlemek için, hedeflenen bölgede spesifik olarak metilasyonu inhibe etmek ve daha sonra belirli zamanda inhibisyonu kaldırmak için gereçlere sahip olmak faydalı olacaktır. Bu amaçla, Andre Rentmeister liderliğindeki bir ekip, kullanmak için fotokafesleme (photocaging) olarak bilinen bir yöntem seçti. Bu yöntemde, ‘’photocage ‘’irradasyon yoluyla parçalara ayrılan bir moleküldür, örneğin 2-nitrobenzil grubu. Kafes, ilk önce hedef bölgeyi bloklar, daha sonra hedeflenmiş ışık ile irridasyon blokajı kaldırmak için anahtar gibi davranır.
Bu fikir, AdoMet analoglarını, daha sonra metilasyon alanlarına transfer edilen bir fotokafesleme ile donatmaktı. Ancak, AdoMet analogları sulu çözelti içinde birleşenlerine ayrılmakta ve hücre içine girememektedir. Bu yüzden, Münster Üniversitesi’ndeki ekip onları in suti ortamda üretmek istedi. AdoMet, vucüttta metiyonin adenozil transferaz (MAT) enziminin etkisiyle metiyonin aminoasidinden üretilir. AdoMet analoglarının sentezi, ekli bir nitrobenzil fotokafesine sahip metiyonin ve böyle değiştirilmiş substraları kulllanabilen bir MAT gerektirir. Tek hücreli organizma (Cryptosporidium hominis) kaynaklı bir MAT enzimi ile başlarak, araştırmacılar enzimin hidrofobik bağlama kavite boyutunu artırmak için enzimin spesifik amino asidlerini dikkatli bir şekilde değiştirebildiler, böylece nitrobenzil grubunu ihtiva edebildi. Kristal yapı analizi AdoMet analogunun bu fotokafesleme MAT (PC-MAT)ın kavitesi içine bağlandığını gösterdi. Bu bilgiyi baz alarak, ekip ayrıca archaeon Methanocaldococcus jannaschii kaynaklı bir termostabil MAT enzimine dayalı ikinci bir PC-MAT üretti.
Her iki PC-MATları , DNA ve RNA MTazları ile uyumludur ve plasmid DNAnın tüm doğal metilasyon bölgelerine fotokafesin eklenmesini mümkün kıldı. Işık ile irridasyon blokajı kaldırdı.
Kaynak : phys.org
