Evrim geçiren bakteriler sebebiyle yeni antibiyotikler geliştiriliyor

Üretim çeşitli enzimler modifiye edilerek yapılıyor
Yorumlar

Tuğrul Güven Erturun

Bilim, sanat, horoloji yazarı

Evrim, canlıların ortama, çevreye, hayata uyumunu ve yaşamasını kolaylaştırıyor. 1990'lı yıllarda Frances Arnold mikroorganizmaları manipüle ederek bu sürecin kendi lehimize döndürebileceğini gösterdi. Bu olay yeni ilaç üretimlerine ve çeşitli buluşlara kapı aralamıştı. Arnold bu buluşu sayesinde 2018 yılında kimya alanında nobel ödülünü kazandı, şimdi ekibiyle beraber yeni antibiyotikler geliştiriyor.

Evrim geçiren bakteriler sebebiyle yeni antibiyotikler geliştiriliyor

Ekip beta-laktam halkası olarak bilinen yapının benzeri bir molekül yapısı inşa etmek için çalışmalar yapıyor. Beta-laktam halkaları bakteri hücresinin dış membranının inşasını bozuyor ve bakterilerin etkili bir biçimde öldürülmesinden sorumlu olan atom parçaları olarak tanımlanıyor. Bu halkalar penisilin gibi birçok antibiyotiğin yapısında bulunuyor.

Lakin beta-laktam halkalarını üretebilmek bazen çok zor olabiliyor. Bu halkalar uzun molekül zincirleri şeklinde başlıyor daha sonra halka oluşturabilmek için kendi üzerinde geriye katlanıyor. Normal üretimde kimyagerler, molekülün nereye katlanacağını kontrol etmek için fazladan kılavuz moleküller eklemek zorunda kalıyorlar ve daha sonra bu kılavuz moleküllerin çıkarılması gerekiyor. Bu süreç de üretime daha fazla işlem ve daha fazla hata payı ekliyor.

Üretim çeşitli enzimler modifiye edilerek yapılıyor

Bu sebeplerden ötürü araştırmacılar süreci kolaylaştırmak için zor işleri çeşitli enzimlere yaptırmaya karar verdi. Caltech kurumunda çalışan ekip yönlendirilmiş evrim tekniğini, enzimleri belirli bir şekilde geliştirmeye kılavuzluk etmeleri için kullandı. Ekip enzimlerin istedikleri işleri yapmalarını sağladıktan sonra, enzimin genetik kodunu bu enzimleri üretecek olan bakterilere aktarabilecek.

Araştırma sürecinde ekip beta-laktam halkalarını inşa edebilmek için sitokrom P 450 adlı enzimi geliştirdi. Ayrıca ekip gama-laktonlar ve delta-laktamlar dahil olmak üzere farklı yapıları da inşa edebilecek farklı enzim tipleri de ürettiler.Bu moleküllerin molekül yapıları arasındaki temel farkı moleküllerin atom sayıları belirliyor. Beta-laktamlar üç karbon atomu ve bir azot atomu ile yapılırken, gama-laktamlar dört karbon atomu ile yapılıyor. Delta-laktamlar ise gama-laktamlara yine bir karbon atomu eklenmesi ile oluşuyor.

Araştırmanın yardımcı yazarı Inha Cho; doğada aktivitesi bulunmayan yeni enzimler geliştirdiklerini söyledi. Ayrıca laktamların özellikle antibiyotik sınıfı da dahil olmak üzere birçok farklı ilaçta bulunduğu, gelişim süreci sebebiyle daima yenilerine ihtiyaç duyulduğunu söyledi.

Araştırma ekibi ürettikleri enzimlerin bir milyona yakın beta-laktam molekülü üretebileceğini, enzimlerin şimdiye kadar ürettikleri en verimli enzimler olduğunu söyledi. Molekülerin endüstriyel kullanıma hazır olduğunu; bu durumun da bakterilerin antibiyotiklere ne kadar hızlı direnç gösterdiği göz önünde bulundurularak yeni gelişmelerin oldukça umut vadettiği belirtildi.