Tasarımcı Proteinler Ve Dna Sarmalı
Deoksiribonükleik asit yani kısaltması DNA, bizim genetik bilgilerimizi taşır. Fakat Münih Teknik Üniversitesinden Prof. Hendrik Dietz ve Florian Praetorius’ a göre DNA ayrıca nanoyapılar için kusursuz bir yapı malzemesidir. Bu bağlamda üç boyutlu DNA sarmalını yapmak için “DNA origami” olarak bilinen bir tekniği kullanmak uzun zamandır kullanılan bir metoddur. Prof. Hendrik Dietz bu yaklaşımın sınırlılıkları olduğunu açıkladı: Bu yapı çalışması genellikle biyolojik sistemlerin ve kimyasal olarak sentezlenmesi gereken çoğu bileşiğin dışında oluşur. Bir hücre içinde 10 nanometreden 100 nanometreye kadar büyüklükte kullanıcı tanımlı yapılar oluşturmak büyük bir mücadele olmaya devam ediyor. Yeni geliştirilen teknik araştırmacıların çift sarmallı DNA’yı istenen üç boyutlu şekillere sokmak için protein kullanımına izin veriyor. Burada hem DNA hem de ihtiyaç duyulan proteinler genetik olarak kodlanabiliyor ve hücre içinde üretilebiliyor.
Proteinler bağlayıcı olarak hareket eder
TAL(transcription activator-like) efektörlerine dayanılarak tasarlanan “bağlayıcı proteinleri” bu metod için kilit noktadır. TAL efektörleri bitkilere bulaşan bazı bakteriler tarafından doğal olarak üretilir ve bitki DNA’sındaki özel dizilere bağlanabilir, böylece bitkinin savunma mekanizması etkisiz hale gelir. Prof Dietz “DNA’daki farklı yerlerde aynı anda iki özel hedef sekansı tanıyan ve sonra temelde onları birbirine zımba gibi bağlayan çeşitli TAL proteinleri ürettiklerini” ve “tam da ihtiyaçları olan özelliğin; DNA’yı birlikte bağlayabilen proteinler olduğunu” söyledi.
Bu sistemin ikinci unsuru bir dizi farklı bağlayıcı protein tarafından tanımlanabilen ve bağlanabilen çoklu bağlama dizileri içeren bir DNA çift sarmalıdır. Praetorius “DNA’daki en basit bir spiralin iki noktanın birbiri ile bağlanarak oluştuğunu” ve “DNA’da bu bağlanma noktalarından birkaçının olması durumunda daha karmaşık yapıların yapılmasının mümkün olduğunu” açıkladı. Araştırmacıların çalışmasının en temel yönü bağlayıcı proteinlerin düzenlenmesi için bir dizi kuralların tanımlanması ve istenilen yapıyı oluşturmak için DNA çift sarmalındaki bağlanma dizilerinin nasıl dağıtılacağının belirlenmesi idi.
Bağlayıcı proteinler ilave proteinler için bağlantı noktaları olarak işlev görürler: İstenen herhangi bir fonksiyonel protein alanını eklemek için genetik füzyon olarak adlandırılan bir yöntem kullanılabilir. DNA ve proteinlerden oluşan hibrit yapılar daha sonra diğer protein alanlarını belirli bir uzaysal pozisyona yerleştirebilen üç boyutlu bir çerçeve olarak işlev görürler. DNA protein hibrit yapıları için bütün yapı blokları hücrenin kendisi tarafından üretilebilir ve daha sonra kendiliğinden toplanırlar. Araştırmacılar genetik bilgilerden başlayarak hücre benzeri ortamlarda bu hibritleri üretebiliyorlardı ve Prof. Dietz bunun gerçek hücrelerde de işe yaraması ihtimalinin oldukça yüksek olduğunu söyledi.
Bu yeni yöntem, canlı sistemlerde moleküllerin uzaysal düzenlenişinin kontrol altına alınma yolunu açıyor ve bu da temel süreçleri araştırmaya imkan sağlıyor. Örneğin, genomun uzaysal düzeninin, genlerin okunabildiği ve okuma işleminin ne kadar etkili olduğu üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu kabul edilmektedir. Genomik DNA’daki TAL-DNA hibrit yapılarını kullanarak spirallerin oluşturulma amacı bu tür işlemlerin araştırılması için bir araç sağlayabilir.
Uzaysal yakınlığın, örneğin hücredeki bilgi işlemeye olan etkisini araştırmak için, hücrenin içinde ve dışında bir dizi proteinin geometrik olarak konumlandırılması da mümkündür. Bazı enzimlerin uzaysal yakınlığı, biyoteknolojideki işlemleri daha verimli hale getirebilir. Son olarak, örneğin birden fazla antijenin belirli geometrik düzenlemesine bağlı olarak hücrelerin bağışıklık tepkisini daha iyi uyarmak için protein-DNA hibrit yapılarından yararlanmak da düşünülebilir.
Kaynak: sciencedaily.com
