Sentetik Mukus
Mukus sadece bir hastalık belirtisinden daha fazlası, vücudumuzun hastalığa karşı savunma mekanizmasının kritik bir parçasıdır. Her gün vücudumuz mikrobik işgalcileri yakalamak için 400 metrekareden fazla bir yüzey alanı kaplayabilecek bu kaygan maddeyi üretir.
Mukus, şeker molekülleri ile bezenmiş proteinler olan müsinlerden oluşur. Birçok bilim insanı mukusun yararlı özelliklerinden daha çok faydalanabilmek umuduyla müsinlerin sentetik versiyonlarını oluşturmaya çalışıyor. MIT araştırmacıları doğal olarak oluşan müsinlerin yapısını ve işlevini daha doğru bir şekilde taklit eden bir polimer omurgasına sahip sentetik müsinler ürettiler. Ekip ayrıca bu sentetik müsinlerin koleraya neden olan bakteriyel toksini etkili bir şekilde nötralize edebileceğini ortaya koydu.
MIT Novartis Profesörü Laura Kiessling, bulguların araştırmacılara müsinlerin hangi özelliklerinin hangi işlevlere katkıda bulunduğuna dair daha iyi bir fikir vermelerine yardımcı olabileceğini söylüyor. Bu işlevlerin sentetik müsinlerde arttırılması, bulaşıcı hastalıkları tedavi etmeyi veya önlemeyi sağlayabilir.
Kiessling “Müsinlerin hangi özelliklerinin hangi faaliyet için önemli olduğunu anlamak ve bu özellikleri taklit etmek istiyoruz, böylece mikroplardaki virülans yollarını engelleyebiliriz” diyor.
Kiessling, kendi laboratuvarında bu proje üzerinde çalışmakta olan Biyolojik Mühendisliği Kariyer Gelişimi Profesörü Katharina Ribbeck ve F. G. Keyes Kimya Profesörü Richard Schrock ile çalıştı. Bugün ACS Central Science’da yer alan makalenin baş yazarları eski MIT yüksek lisans öğrencisi Austin Kruger ve MIT postdoc Spencer Brucks’dur.
Kiessling ve Ribbeck, Profesör Amar G. Bose araştırma hibe fonuyla 2018’te mukustan ilham alan materyaller yaratmak için birlikte çalışmaya karar verdi. Mukusun birincil yapı taşları glikan adı verilen birçok şeker molekülüne sahip proteinlerdir. Ribbeck, bu müsinlerin toksinleri salgılama, birbirleriyle iletişim kurma ve yüzeylere bağlanma yetenekleri de dahil olmak üzere bulaşıcı hastalık taşıyan bakterilerin birçok önemli işlevi bozduğunu keşfetti.
Bununla birlikte müsinler büyük hacme sahip olduğundan yapılarını doğru bir şekilde çoğaltmak zordur. Her müsin polimeri binlerce amino asitten oluşan uzun bir omurgaya sahiptir ve bu omurgalara birçok farklı glikan eklenir.
Yeni çalışmada araştırmacılar polimerin omurgasına odaklanmaya karar verdiler. Yapısını çoğaltmaya çalışmak için açık metatez polimerizasyonu adı verilen bir reaksiyon kullandılar. Bu tür bir reaksiyon sırasında bir karbon-karbon çift bağ içeren doğrusal bir molekül oluşturmak üzere karbon içeren bir grup molekülden koparılır. Bu moleküller daha sonra uzun polimerler oluşturmak için bir araya getirilebilir.
2005 yılında Schrock, geliştirdiği reaksiyon tetikleyebilecek katalizör çalışmasından dolayı Nobel Kimya Ödülü kazandı. Daha sonra özellikle ürünlerin “cis” konfigürasyonunu verebilecek bir katalizör geliştirdi. Çift bağdaki her karbon atomu genellikle ona bağlı başka bir kimyasal gruba sahiptir ve cis konfigürasyonunda, bu grupların her ikisi de çift bağın aynı tarafındadır. “Trans” konfigürasyonunda gruplar birbirine zıt konumludur.
Araştırmacılar müsin polimerlerinin cis versiyonlarını oluşturmak için tungsten bazlı schrock katalizörünü kullandılar. Bu polimerleri, rutenyum bazlı bir katalizör tarafından üretilenlerle karşılaştırdılar. BDT versiyonlarının doğal müsinlere çok daha benzer olduğunu buldular, yani çok uzun, suda çözünür polimerler oluşturdular.
Araştırmacılar daha sonra sentetik müsinlerin doğal müsinlerin işlevlerini taklit etme yeteneğini test ettiler. Araştırmacılar uzatılmış cis polimerleri, trans polimerlerden çok daha iyi yakalayabildiler. Aslında sentetik cis müsin taklitleri doğal olarak oluşan müsinlerden çok daha etkili olabilmektedir.
Araştırmacılar ayrıca uzatılmış polimerlerinin suda trans polimerlerden çok daha çözünür olduğunu ve onları göz damlası veya cilt nemlendiricileri gibi uygulamalar için yararlı hale getirebileceğini ortaya koydular.
Araştırmacılar artık gerçek müsini etkili bir şekilde taklit eden sentetik müsinler üretebildikleri için farklı glikanlar omurgalara bağlandığında müsinlerin işlevlerinin nasıl değiştiğini incelemeyi planlıyorlar. Glikanların bileşimini değiştirerek çeşitli mikropların virülans yollarını nemlendirebilen sentetik müsinler geliştirmeyi umuyorlar.
Kiessling “Müsinleri daha iyi taklit etmenin diğer yollarını araştırıyoruz, ancak bu çalışma sentetik müsinin işlevlerini anlamada önemli bir adım” diyor.
Kaynak: phys.org
