Moleküler Origami

molekuler-origami

Protein mühendisleri hastalıklarla mücadele edecek molekülleri geliştirdi.

Protein Mühendisi Aaron Chevalier çok küçük boyutlardaki proteinleri farklı şekillerde katlayarak protein origamisini geliştirdi. Bu çalışma geleceğin ilaç tasarımının temellerini oluşturacağı ön görülüyor.

Aaron Chaevalier ve ekibi günlerini karışık ve kıvrık halde bulunan aminoasitleri protein haline getirmek ve düzenlemek için harcıyor. Washington Üniversitesinde gerçekleştirilen çalışmanın amacı tasarlanan proteinleri virüslere bağlayarak virüsün hücrelere etki etmesini engellemek, glüten hassasiyetini kırmak ve alerjiyi ortadan kaldırmak.

Protein Tasarım Enstitüsü(IPD) müdürü David Baker yapılan bu çalışma sayesinde gelecekte çok sayıda yeni proteinin geliştirileceğini ve geliştirilen bu proteinlerin ilaç ve iğnelerde kullanılacağını ifade etti.

Diğer yandan araştırmacılara çalışmaları takip eden bilim insanları tarafından farklı uyarılar geldi. İlk olarak immün sistemimiz bu tanımadığı proteinleri kabul ederse bir protein kirliliğinin oluşması veya bu proteinlerin yeni alerjiler ortaya çıkarabileceği, bunlara ek olarakta bu proteinlerin bilgisayar ekranında olduğu gibi gerçek hayatta çalışmaya bileceği ifade edildi. Tabi tüm bu sorunları aşmayı başarırsa ecza dolaplarımızda yer almasının mümkün olduğu belirtildi. Baker ise bu eleştirilere tüm ilaçlar gibi insanlara uygulanmadan önce test edileceğini ifade ederek cevap verdi.

Michigan Üniversitesinde Biyokimya Profesörü olan Yang Zhang yapılan bu çalışmanın geleceğinin parlak olduğunu. Ama tasarlanan proteinlerin tedavi amaçlı kullanımının zaman alacağını çünkü immün sistemimizdeki proteinlerin birbirini etkileyeceği ve bu etkileşimin tasarlanan proteinlerin hedefe ulaşmasını zorlaştıracağını vurguladı. Ve bu yöntemin ilaçlar için çok karmaşık bir süreç olduğunu, sadece proteinlerin etkileşimini göz önüne almanın yetmeyeceğini, çevreleriyle etkileşimlerinin de değerlendirilmesi gerektiğini ifade etti.

Chevalier geçtiğimiz günlerde laboratuarlarını ziyaret eden öğrencilere proteinleri şekillendirme prensiplerini ve katlama kalıplarının tasarımının nasıl yapılacağını anlattı.Chevalier moleküllerin tasarımının hastalıklarla mücadele etmekten çok daha zor olduğunu ifade etti.Diğer yandan kalıp tasarımlarında kalıbın sertliğinin,su miktarının ve bekleme süresinin çok önemli faktörler olduğu belirti.

Proteinler tüm vücudun yükünü çeker ve milyonlarca işlemi gerçekleştirirler ama bizim amacımız temel proteinleri değiştirmek değil sadece hastalıklarla mücadele edecek yapıları ortaya çıkarmak diyen ETH Zurich’te profesör olan Don Veck ,Baker ve enstitüsünün çalışmasını desteklediğini açıkladı.Baker ve ekibi eskiden beri kullanılan potansiyel tedavi yöntemlerinden  biri üzerinde ilerlemek yerine yeni yazılımlar geliştirip bu yazılımlarla  proteinlerin şekillerinin,kimyasal yapılarının ya da çalışıp çalışmayacağının analizini yaptığını böylece tabularını yıktığını ifade etti.Diğer yandan geliştirilen bu yazılıma Rosetta adı verildi.Rosetta tasarlanan proteinlerin uygunluk değerlerini veriyor bu veriler kullanılarak proteinlerin inşası ve test aşamalarına geçiliyor.

Tüm Olasılıkların Hesaplanması

Baker ve arkadaşları geçtiğimiz temmuz ayında Science dergisinde çalışmalarının makale halini yayınladı.Bu makale ilaçların etki edeceği yere teslimatını gerçekleştiren proteinlerin geliştirildiğini içeriyordu.Bu ise sadece tasarımlardan bir tanesiydi. Bu çalışmanın 10 farklı versiyonu da  takip eden zamanlarda  açıkladılar.

IPD  laboratuarında önce  t-shirt katlama yöntemleri bilgisayarda gerçekleştirildi bu yöntemler referans alınarak Rosetta geliştirildi. Bu yazılım aminoasitlerin kombinasyon sayısını,istenen boyutlarda,şekillerde ve kimyasal yapıda nasıl bir araya getirileceği tespit ediyor.Böylece oluşturulan yapılar fizik kurallarına uygun hale getiriliyor.IPD de bir araştırmacı olan Neil King tüm bu kombinasyonların bilgisayarın hayal gücü olduğunu ifade etti.Rosetta ise bu yeteneğini  birçok molekülü hızlıca bir araya getirerek ortaya koyuyor.

Rosetta önce proteinlerin tasarımını yapıyor, bunun çıktılarını ise bilim adamları test ediyorlar.Bilim adamları çalışmanın ilk aşamasında bakteri DNA’larının düzenlenip tekrar yerleştirilmesi ve maya bakterilerinin yönlendirmesi sayesinde özgün proteinlerin oluşturulmasıyla ortaya çıktı.

Chevalier ise temeldeki bu çalışmalara çok daha farklı bir boyut kazandırdı. Aklına proteinlerin antikor üzerinden tasarlanarak  hastalıklarla mücadeleye katkı sağlayabilecekleri geldi.Ve bu fikir kendisine hastalıklara dışarıdan müdahale etmekten çok daha mantıklı geldi.Rosetta ise ona bu fikrin farklı alternatiflerini sundu.Chevalier bu planını ilerleyen çalışmalarının takvimine yerleştirdi bile.Chevalier ‘Antikorlar vücudumuzda devr-i daim yaparak gelişimlerini tamamlarlar.Onları geliştirmek için saklamaya veya paketlemeye ihtiyaç yoktur.Onlar büyük ölçeklerde tasarlanamazlar,çözünebilirler ve derişim değerleri arttırılabilir.’ dedi.

Chevalierin hedefi bir proteinin tüm karakteristik özellikleri belirleyip bu özellikleri kullanarak düşük maliyetli ve oda koşullarında saklanabilir ilaç üretmek.Ne yazık ki Chevalier henüz bu özellikleri kontrol edemiyor.Diğer yandan Farelerde kararlı bir protein yapısını test ediyor. Bu yapı gribi durdurabiliyor. Chevalier çalışmanın raporunu şubat ayında yayınlamayı planlıyor. Laboratuar aşamasında olan bu çalışmanın masraflarını büyük bir kısmı devlet tarafından sağlansa da gelirini Takeda Pharmaceuticals firması alıyor. Bugünlerde ise Chevalier ve Baker Virvio adında bir biyoteknoloji şirketi kurmayı planlıyor

Kaynak : scientificamerican.com

Haberi Çeviren : Pembe Özçakmak

Üniversite : Hacettepe Üniversitesi (Lisans Öğrencisi)

Bölüm : Kimya Mühendisliği

Mail : p.ozcakmak@gmail.com

Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır.  Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.

Okumanızı Öneriyoruz

Gıda Kalitesini Analiz Etmek İçin Yeni Yöntem

Gıda Kalitesini Analiz Etmek İçin Yeni Yöntem

Fotoğraf: Tarladaki ıspanak bitkilerinin NIRS sistemi ile doğrudan analizi – Cordoba Üniversitesi Tüketiciler,  özellikle sebze …