Nanomakinelerin Bakterilere Uyarlanması
Bakteri kamçısı. (A) Bir Salmonella hücresinin elektron mikrografisi. (B) Salmonella kamçısının elektron mikrografisi. (C) Kamçının şematik diyagramı. Kamçı en az üç parçadan oluşur: iki yönlü döner bir motor gibi bazal gövde, kardan mafsalı gibi kanca ve helezonik bir vida gibi filament.
Osaka Üniversitesi araştırmacıları Salmonella’daki ihracat kapı cihazının montajını halletmek için X-ışını kristalografisi ve elektron mikroskobu kullanmaktadırlar. Bu nanomakinenin yeni detayları ile, bakterilerin ökaryotik hücrelere ne kadar enfekte olduğu ve ilaç keşfi için sunulan yeni moleküler hedeflerin açıklığa kavuşması bekleniyor.
Biyolojide en eski nanomakinelerden birisi bakteri kamçısıdır. Bu aparat evrimsel temelde bakterilere hareket kabiliyeti kazandırmaktadır. Kamçı, adından da anlaşılacağı üzere enjektomiyle bazı bakterilerin bir konağa bulaştırmak için içeriğini verdiği başka bir bakteri yapısı ile yüksek benzerlik göstermektedir. Osaka Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir araştırma, ihracat kapısı kompleksi olan kamçı ve enjektomideki spesifik bir yapıyı dinamik olarak nasıl bir araya getirdiğini ve bakterilerin zararsız hale gelmesi için bu bileşimin nasıl engellenebileceğini ortaya koyuyor. Çalışma, PLOS Biyolojisinde görülebilir.
Frontier Biosciences Enstitüsünden Doç. Dr. Tohru Minamino, elektron mikroskobunu kullanarak yıllardır ihraç kapısı kompleksini inceliyor. Bu komplekse olan ilgisi büyük oranda yeni nanomakinelerin mühendislik alanıyla ilgilidir, fakat aynı araştırmanın tıbbi çıkarımları da olabileceğini fark etmiştir. “Kamçılar ve enjeksiyonluk proteinler arasında yapısal ve işlevsel olarak birçok benzerlik vardır. Bakteriyel enfeksiyonu engellemek için güzel hedef çalışmaları yapabiliyorlar.” dedi.
Salmonella kamçısındaki ihracat kompleksi beş transmembran proteinden oluşur. Bunlar, FliP proteini ile başlayarak, ihracat kapılarını oluşturmak için sırayla bir araya gelirler. Salmonella enjeksiyon odasındaki ihracat kapılarının beş homolog proteinleri kullanarak benzer şekilde bir araya geldiği düşünülüyor. Minamino’ ya göre, geçit yapısının bir parçası olmasa bile altıncı bir transmembran protein olan FliO, geçiş mekanizmasını başlatmak için şarttır. “FliO, FliP’nin bir halka yapısı oluşturması için iskele görevi görmektedir ve bu halka olmadan diğer transmembran proteinleri kapı kompleksine girememektedir.” dedi.
Elektron mikroskobu görüntüleri, FliO iskeletinin bir sonraki aşamada transmembran proteinlerin montaja katılmasını sağlayan bir hekzamer oluşturması için FliP’in meydana geldiğini gösterdi. Elektrostatik hesaplamalar, FliP’deki hangi spesifik amino asitlerin, deney ilaçları için aday hedefler sağlayan FliO-FliP etkileşimleri ve FliP-FliP etkileşimleri için kritik olduğunu belirledi.
FliO, FliP’in bir hekzamer oluşturmasına izin vermesine rağmen, enjektomideki FliP homolog proteini olan SpaP, FliR homolog proteini olan SpaR ile birlikte bir pentamer ve bir hetero-hekzamer oluşturur. Hesaplamalı analiz, FliP’nin de bu yapıyı oluşturabileceğini ortaya attı.
Minamino, “Analiz ettiğimiz FliP halka parçacıklarının önemli bir kısmı beş katlı dönme analizine ayrılabilir, bu nedenle pentamerler oluşturabilirler, FliP’nin SpaP için iyi bir model olduğuna eminiz” dedi.
İhracat kapısı montajı için ilk adımın belirlenmesi, yani FliP etkileşimleri yoluyla FliP’nin oligomerizasyonu, Salmonella gibi bakterilerin patolojisini bozmak için potansiyel bir yol önermektedir. Minamino, “Bulgularımız enjektominin FliP homologlarının umut verici ilaç hedefleri olduğunu öne sürüyor.” dedi.
Kaynak: sciencedaily.com
