Gizli genler yeni antibiyotiklerin geliştirilmesinde anahtar olabilir

19 Nisan 2021

Uğraş Kaynarca – Veteriner Hekim

Phage Technology Merkezi’nde yapılan bir çalışma, bakteriyofajlardaki “gizli” genlerin  insan sağlığı için yeni bir antibiyotik sınıfının geliştirilmesinde anahtar olabileceğini göstermektedir.‎

Yeni antibiyotik ihtiyacı

Antibiyotiğe dirençli bakteriler, yeni antibiyotiklerin geliştirilmesi için acil bir ihtiyaç yaratmakta ve insan sağlığı için giderek artan bir tehdit oluşturmaktadır.

Biyokimya ve Biyofizik Bölümü Öğretim Üyesi ve Danışmanı Phage Teknolojisi Merkezi Direktörü Prof. Dr. Ryland Young, “Bakteriyofajlara ve antibakteriyel ajanlar olarak patojenik bakterilerle savaşma potansiyeline artan bir ilgi var” dedi. “Bu, büyük ölçüde, fajın ‘parçalanma genlerinin’ bakteriyel konakçıda hücresel bir yıkıma neden olma kabiliyetinden kaynaklanıyor.”

Prof. Dr. Ryland Young, “Bakteriyofajlara ve antibakteriyel ajanlar olarak patojenik bakterilerle savaşma potansiyeline artan bir ilgi var.”

Yeni ve daha etkili antibiyotiklere olan ihtiyaç, patojenik bakterilerle savaşmak için olası ajanlar olarak bakteriyofajlara olan ilgiyi artırmıştır.

Çoğu faj iki şekilde görev yapar,

• Lizis adı verilen bir süreç olan konakçı hücrelerinin yırtılmasına neden olarak,
• Genetik ve yapısal olarak ana virüsle aynı olan yeni “soy” faj viryonları salgılayarak.

Young, “Bu çalışmanın odaklandığı gibi küçük fajlar, konakçı parçalanmasına neden olan tek bir protein üretir” dedi. “Temel olarak virüs, hücre duvarı biyosentezinin çok aşamalı sürecini bozarak, penisilin gibi antibiyotiklerin yaptığı gibi lizize neden olan bir ‘protein antibiyotik’ üretir. Enfekte olan hücre bölünmeye çalıştığında patlar çünkü yavru hücreler arasında yeni hücre duvarı oluşturamaz. “

Bu küçük parçalama proteinlerinin tamamen yeni bir antibiyotik sınıfı için model olabileceğini söyledi.

Çalışmanın amacı ve temel bulguları

Çalışma, yalnızca üç ila dört gen içeren küçük tek sarmallı RNA genomları içeren bakteriyofajlar olan levivirüslerin liziz genlerini karakterize etmeye odaklanıyor. On binlerce levivirüs keşfedildi. Bilinen levivirüs genleri arasında, ‘tek gen lizizi’ anlamına gelen Sgl vardır. Sgl, bakterilerin hücresel yıkımına neden olan bir proteini kodlar.

Birçok levivirüs Sgl genleri içerir, ancak bunlar küçük, son derece çeşitli ve diğer genlerin içine gömülebildikleri için araştırmacılardan “gizli” kalmıştır.

Biyokimya ve Biyofizik Doktorası sahibi ve çalışmanın ilk yazarı Dr. Karthik Chamakura, “Tek sarmallı RNA fajlarında bu ‘gizli’ parçalama genlerini keşfetmek ve yapılarının ve evrimlerinin yeni, daha etkili antibiyotiklerin geliştirilmesine nasıl fayda sağlayabileceğini anlamak istedik,” dedi. Ayrıca, bakteriler içindeki belirli moleküler hedeflerin nasıl tespit edilip antibiyotik gelişimi için nasıl kullanılabileceğini araştırmak istedik. ” dedi.

Dr. Karthik Chamakura, “Bakteriler içindeki belirli moleküler hedeflerin nasıl tespit edilip antibiyotik gelişimi için nasıl kullanılabileceğini araştırmak istedik.”

Chamakura, bu çalışmada araştırmacıların, E. coli bakterileri üzerinde litik veya yıkıcı bir etki yaratan 35 benzersiz Sgls belirleyebildiklerini söyledi. Ekip ayrıca, bu Sgl’lerin her birinin potansiyel olarak konakçı hücrelerin parçalanması için ayrı bir mekanizmayı temsil edebileceğini belirledi.

Chamakura ayrıca önceki araştırmaların bilinen tek sarmallı RNA fajlarının yüksek mutasyon oranlarına sahip olduğunu gösterdiğini de belirtti.

“Yüksek mutasyon oranları, bu fajların yeni bakteri türlerini enfekte etmesine izin veriyor,” diye açıkladı. “Yeni konakçılardan kaçmak için, fajların ya mevcut Sgl genini değiştirmesi ya da yeni bir Sgl geliştirmesi gerekiyor. Çok kısa toplam genomik RNA uzunluğuna rağmen, bu fajlar, birden çok bakteriyel konağı yok etmek için litik aktivite için iki veya daha fazla Sgl veya protokol-Sgl kodlayabilir. “

Çalışmanın bir başka geniş kapsamlı yönü, araştırmada bulunan Sgl’lerin büyük bir kısmının faj replikasyon proteini veya Rep için gen içinde ortaya çıktığı ve evrimleştiği gözlemiydi.

‎Chamakura, “Rep geninin içine gömülü bulunan orantısız bir sayı vardı – 35 Sgls veya Sgl adayının 22’si – bulundu.” dedi. “Sgl genlerinin yerinin ilgili Rep dizileri üzerinde yerleşmesi, Sgl genlerinin çoğunun Rep.’in daha az korunmuş bölgelerinde evrimleştiğini ortaya koydu.‎

Dr. Chamakura, “Çalışmanın genom incelemesi, yakından ilişkili fajların -de novo gen- evriminin önemli kanıtlarını gösterdiğini de ortaya çıkardı.”

Chamakura, “Bu, Sgl’lerin bazılarının mevcut genlerden evrimleşmediğini, ancak genomun herhangi bir işlevsel molekülü kodlamayan bölümlerinde sıfırdan yapıldığını gösterdi” dedi. “Bu nedenle, tek sarmallı bir RNA fajı, gen evriminin farklı aşamalarında iki veya daha fazla liziz genine sahip olabilir.”

‎Araştırmalara genel bakış ve potansiyel‎

‎Chamakura, araştırmanın Sgls’in son derece çeşitli olduğunu ve bakterilerin hücresel işlevine saldırmak için protein antibiyotiklerinde kullanılabilecek peptitler için bir kaynak olarak kullanılmadığını gösterdiğini söyledi.‎

Lizis geçiren E. coli hücrelerinin mikroskobik görüntüleri

“Toplam leviviral evrenin nispeten küçük bir örneğinin analizi yoluyla, RNA virüslerinin yaşam döngüsünde kritik bir işlevi yerine getiren çeşitli küçük peptitleri ortaya çıkardık” dedi. “Ayrıca levivirüslerin Sgl genlerini kolayca geliştirdiğini ve bazen genom başına birden fazla olduğunu gösterdik. Ve bu genler, birbirleriyle veya önceden bilinen Sgl genleriyle çok az benzerlik paylaştığı veya hiç paylaşmadığı için, potansiyel protein antibiyotikleri için zengin bir kaynağı temsil ediyorlar. “

Çalışmanın, bitkiler ve hayvanlar gibi daha karmaşık organizmaların RNA virüslerindeki küçük genleri ve biyolojik işlevlerini ortaya çıkarmaya yardımcı olması ve yeni genlerin nasıl evrimleştiğini incelemek için iyi bir model sağlamada da yararlı olması gerektiğini söyledi.

“Daha fazla araştırma, antibiyotik geliştirme hedeflerini belirlemek için bu peptitlerden yararlanmayı içerebilir” dedi.

Kaynak: The Cattle Site

Keyifli okumalar dileriz

Antibiyotiksiz Üretim hakkında daha fazla yazıyı gözden geçirmek isterseniz,

• Antibiyotiksiz üretime yeni bir adım; Yeni Prebiyotiklerin keşfi
• Antibiyotik Dirençli Bakteriler ve Trap-Zap Sistemi
• Antibiyotiksiz Üretim için Bir Adım; İmmun Kontrol Yaklaşımı – Humoral Bağışıklık ve Reovirus

Kanatlı Hastalıkları’ndan korunmanın temeli olan Biyogüvenlik hakkında önemli konuları gözden geçirmek isterseniz,

• Kanatlı Hastalıklarından Korunmanın Anahtarı – Biyogüvenlik ve Kuralları
• Kümes Dezenfeksiyonu