Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Bakteriyofajlardaki “Gizli” Genler Yeni Antibiyotiklerin Geliştirilmesinde Anahtar Olabilir

11.03.2021
120
Bakteriyofajlardaki “Gizli” Genler Yeni Antibiyotiklerin Geliştirilmesinde Anahtar Olabilir

Membran lokalize faj proteinleri ayrıca mevcut antibiyotiklerin yeniden canlanmasına ve geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Texas A&M Tarım ve Yaşam Bilimleri Koleji ve Texas A&M AgriLife Research’ün bir parçası olan Phage Teknolojisi Merkezi’nden yapılan bir araştırma, bakteriyofajlardaki “gizli” genlerin – bakterileri enfekte eden ve yok eden virüs türleri – insan sağlığı için yeni bir antibiyotik sınıfının gelişimin anahtarı olabileceğini gösteriyor.

Çalışma, Nature Communications and Current Science Daily’de yayınlandı ve yakın zamanda Nature Research Microbiology Community blog gönderisinde yer aldı.

Yeni antibiyotik ihtiyacı

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

Biyokimya ve Biyofizik Bölümü‘nde seçkin bir profesör olan ve danışmanlığını yapan Phage Teknoloji Merkezi direktörü Ryland Young, araştırma çalışması. “Bu, büyük ölçüde, fajın ‘parçalanma genlerinin’ bakteriyel konakçıda hücresel bir bozulmaya neden olma kabiliyetinden kaynaklanıyor.”

Çoğu faj, lizis adı verilen bir süreç olan konakçı hücrelerinin yırtılmasına neden olabilir. Ayrıca, genetik ve yapısal olarak ana virüsle aynı olan yeni “soy” faj viryonları salgılarlar.

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

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 parçalanmasına 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.

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. Merkezde biyokimya ve biyofizik doktora sonrası araştırma görevlisi ve çalışmanın ilk yazarı. “Ayrıca bakteriler içindeki belirli moleküler hedeflerin nasıl tespit edilip antibiyotik geliştirmek 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, konakçı hücrelerin parçalanması için potansiyel olarak farklı bir mekanizmayı temsil edebileceğini belirledi.

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

Texas A&M Üniversitesi Phage Teknolojisi Merkezi ile doktora sonrası araştırma ortağı olan Karthik Chamakura, çalışmanın ilk yazarıdır.

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 fazla bakteriyel konağı yok etmek için litik aktivite için iki veya daha fazla Sgl veya protokol-Sgl kodlayabilir.”

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

Chamakura, “Orantısız bir sayı vardı – 35 Sgls veya Sgl adayından 22’si – Rep geninde gömülü bulundu,” dedi. “İlgili Rep dizileri üzerinde Sgl genlerinin konumunun örtüşmesi, Sgl genlerinin çoğunun Rep’in daha az korunmuş bölgelerinde evrimleştiğini ortaya çıkardı. Bu, “Sgl evrimi için” levivirüs genomunun Rep geni gibi daha çok farklı bölgelerinin ‘sıcak noktalar olarak hizmet edebileceği anlamına gelebilir.

Çalışmanın genom incelemesinin, yakından ilişkili fajların de novo gen evriminin önemli kanıtlarını gösterdiğini de ortaya çıkardığını söyledi.

Chamakura, “Bu, 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.”

Araştırma araştırmasına genel bakış ve potansiyel

Chamakura, araştırmanın, Sgl’lerin son derece çeşitli olduğunu ve protein antibiyotiklerinde bakterilerin hücresel işlevine saldırmak için kullanılabilecek peptidler için büyük ölçüde kullanılmadığını gösterdiğini söyledi.

Sgl aracılı hücre lizizine giren Escherichia coli hücreleri. Sgl proteini, yeşil floresan proteine ​​(GFP) kaynaştırılır ve bir plazmidden E. coli’de eksprese edilir. Sol panel (GFP kanalında görüntülenmiştir) sağ panel (faz kontrast görüntüsü). Kaynak: Karthik R. Chamakura

“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.

Referans: Karthik R. Chamakura, Jennifer S. Tran, Chandler O’Leary, Hannah G. Lisciandro, Sophia F. Antillon, Kameron D. Garza, Elizabeth Tran “Tek sarmallı RNA fajlarında liziz genlerinin hızlı de novo evrimi”, Lorna Min ve Ry Young, 26 Kasım 2020, Nature Communications.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.