Apalaş (Amerika) bölgesinde yabancı mikroorganizmalar üzerine çalışmalar gerçekleştiren kimyagerler, yaklaşık 10 yıldır yanmakta olan Doğu Kentucky Bölgesi’ndeki kömür madeninden ilaçlarda kullanılabilecek çok önemli bir bulgu elde ettiler.

Rice Üniversitesi, Kentucky Üniversitesi ve Oklahoma Üniversitesi’nin bir arada bulunduğu 2017 yılında Nature Chemical Biology dergisinde yayınlanan makalede araştırmacılar, Ruth Mullins kömür yangını sonrası, ortamdaki dumanı çeken sistemde birikmesi sonucu elde edilen toprak bakterisinde bulunan enzimden faydalanarak daptomisinin antibiyotik olarak kullanılmasını sağlayacak yeni bir model geliştirdiler.

Ekibiyle beraber gerçekleştirdikleri çalışma ile enzimin üç boyutlu yapısını tespit ettiklerini belirten George Phillips (Biyolog, Rice Üniversitesi), ancak daptomisinin bu alanda etki göstermesine dair belirli bir mekanizmayı henüz oluşturamadıklarını ifade etti. Duruma ilişkin, enzimin bir diğer önemli özelliği organik bir molekül olan prenil grubunu bağlayabilmesi olduğu için hücre zarının dış yüzeyi ile etkileşerek zardan daha kolay geçebilmesi muhtemel şeklinde bir yorumunda bulundu. Ayrıca, ilaç hedeflendirmenin zarla ilişkili olduğunu, böylelikle mekanizmanın çözülmesinde önemli ilerlemeler kaydedebileceklerini dile getirdi.

Çalışmanın eş yazarı Jon Thorson (Kentucky Üniversitesi, Farmasötik Araştırma ve İnovasyon Merkezi Direktörü, CPRI), ana hedeflerinin yeni mikrobiyal doğal ürünler ve bunlara bağlı sentetik uygulamalarda kullanılabilen biyokatalizörler keşfetmek olduğunu ifade etti. Küçük moleküllerin yapılarını değiştirebilen en serbest haldeki prenil transferazların aksine prenilasyon enzimi olarak bilinen ve çalışmanın yazarları tarafından ilaç firmalarına yarar sağlayacağı düşünülen PriB’nin (primozom proteini B’nin) buluşu literatürde bu duruma bir örnek olup daptomisin gibi kompleks yapıdaki ilaçların modifiye edilmesinde önemli rol oynamaktadır.

“Biyo araştırma” konusunda uzmanlaşan Thorson ve ekibi, prenilasyon enzimi veren yeni organizma arayışında olmakla birlikte ilaç üretiminde kullanılabilecek yeni enzim mekanizmaları, biyosentetik yollar, bağlayıcı maddeler üzerine çeşitli çalışmalar yürütmekteler. Merkez kurulduğundan beri (5 yıl önce), Thorson ve çalışma grubu kömür madenlerinden 750’den fazla mikrobiyal suş elde etti. Ayrıca ekip, yarıdan fazlası bu zamana kadar belgelendirilmemiş 250’den fazla mikrobiyal metaboliti izole etmeyi başardı.

Çalışmanın eş yazarı Yrd.Doç.Dr. Shanteri Singh (Oklahoma Üniversitesi), prenillenen bileşiklerin biyolojik aktivitelerinin farmasötik bilimlerin hemen hepsini kapsadığı, böylelikle yeni ilaçların üretiminde ilaçların prenilasyonunun farklı bir yol açacağı  görüşünde.  Ayrıca Singh, enzimatik prenilasyon platformu geliştirmenin özellikle kimyasal modifikasyonu oldukça zorlu daptomisin molekülü için ilgi çekici bir alternatif olacağı fikrini paylaştı.

Çalışmanın bir diğer eş yazarı Prof.Dr. Phillips (Biyokimya, Rice Üniverisitesi) ise organizmada, enzimin hem prenil gruplar ürettiğini hem de onları triptofana (amino asit)  bağladığını belirtti.  Bu durumun çok daha büyük bir metabolik yolağın bir parçası olduğunu ancak Kentucky Üniversitesi ekibinin geni ayırarak enzim ürettiğini ve büyük miktarda enzim meydana getiren koli basilini (E. coli) meydana getirmek için bunu kullandıklarını ifade etti. Ayrıca ekibi ile birlikte PriB’yi modifiye ederek biyosentezlerde oldukça yarar sağlayacak yeni yollar araştırdıklarını dile getirdi.

Son olarak, prenilasyon reaksiyonunun ilaçları ve diğer kimyasalları biyoteknoloji ile üretmede oldukça yarar sağlayacağını söyleyen Phillips, enzimin serbestliği sayesinde antibiyotikler ve kanser tedavi ilaçları dahil pek çok ilacın üretiminde kullanılabileceğini ifade etti.

Kaynak: rice.edu