Seray Yetkin
Giriş
Vanderbilt ve Arizona Üniversitelerindeki araştırmacılar, bakterilerin ilaçlara dirençli hale gelmesini sağlayan hücre zarında gerçekleşen iki aşamalı olan “moleküler motorun” iç işleyişinden çok daha fazlasının olduğunu ortaya çıkardılar.
Elde ettikleri bulguları Nature Chemical Biology dergisinde yayımladır. Bu yayın ile ABC taşıyıcısı olarak adlandırılan proteinin çalışmasını durdurabilen inhibitörlerin aranmasına katkı sağlanacaktır. Ek olarak, taşıyıcının tümör hücrelerinin kemoterapiye dirençli hale gelmesine olanak kılan insan versiyonu taşıyıcıları engelleme çabalarını da bilgilendirirler.
Farklı taşıyıcılardan elde ettiğimiz hikayelere farklı sorular sorarak parçaları bir araya getirmeye çalışıyoruz. Örneğin,Vanderbilt’ten Hassane Mchaourab, doğa bu moleküler motoru nasıl tasarladı dedi.
Taşıyıcıların çalışma prensibini anlamak, onları engellemek ve uygun ilaç tasarımı yapmak için çok önemlidir.
Mchaourab, protein dinamiği çalışan bir ekip lideri ve çalışmalarını Louise B. McGavock Profesörü olarak Moleküler Fizyoloji ve Biyofizik bölümünde Vanderbilt’te sürdürüyor. Tomasiak ise 2011 yılında Vanderbilt’te Farmakoloji alanında Ph.D kazanmıştır ve şuan Arizona Üniversitesi’nde Kimya ve Biyokimya bölümünde yardımcı profesör olarak görev yapmaktadır.
ABD Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri’nin verilerine göre her yıl ABD’de en az 2.8 milyon insan antibiyotik-dirençli bakteri ve mantar enfeksiyonu yaşıyor ve bu enfeksiyon sonucunda 35 binden fazla insan vefat ediyor.
Direnç için ilk tercih edilen araç, çoklu ilaç ABC (ATP bağlayıcı kaset) taşıyıcısıdır. ATP’yi kullanan bu taşıyıcı hücre zarları arasında çok çeşitli moleküller taşımaktadır.
ATP enerjisi, ABC taşıyıcısına toksik kimyasalların bağlanmasını sağlar, böylelikle sonra dönüp onları hücreden atar. Ancak antibiyotiğe dirençli bakteriler söz konusu ise, bu hayatta kalma taktiği, konak olan insan için ölümcül sonuçları açabilir.
2014 yılında, araştırmacılar ATP ile etkileşime giren Bacillus subtilis suşunu ABC taşıyıcısının şeklinde veya konformasyonunda daha önce bildirilmemiş değişiklikleri tespit amacıyla elektron paramanyetik rezonans (EPR) spektroskopisi adı verilen bir teknik kullandı.
Taşıyıcıların ATP enerjisini kullanarak içe dönük ve dışa dönük konformasyon arasındaki dönüşümü rapor edildi. Antibiyotik bağlanması sonrasında, örneğin taşıyıcı ters dönüyor ve böylelikle kargoyu hücre dışına iletebiliyor.
Bu teoriyi kanıtlamak için, araştırmacılar konformasyonel değişimlerin görüntülemesini yaptılar. Böylelikle, -320 derece Fahrenheit’in altındaki kriyojenik sıcaklıklarda, atomik mesafelerin ölçülmesini sağlayan başka bir kaynağa yani kriyojenik elektron mikroskobuna yöneldiler.
Cryo-EM çalışmaları Pacific Northwest Merkezi’nde gerçekleştirildi. EPR spektroskopi methodu olan DEER ve moleküler dinamik similasyonlarıyla, yüklenmiş ATP ve içe dönük yapıdaki iki ilaç molekülünün asimetrik bağlanışı ortaya çıkarıldı.
Sonuç
2014’te, dolaylı bir kanıt elimizdeydi diyen Mchaourab, şuan cryo-EM ile atomun iç yapısında neler olduğunu detaylı olarak inceleyebiliyoruz dedi.
Ara konformasyon ise bize ilaçların bakteriyal taşıyıcıların antibiyotiğe içe dönük durumda yakalayarak dönmesini ve hücre dışına atmasını engellemek amacıyla tasarlanabileceğini iddia ediyor, diyerek sözlerine ekledi.
Kaynak: https://phys.org/news/2022-01-explores-bacteria-drug-resistant.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2022-01-explores-bacteria-drug-resistant.html
Editör: Selin Su GÜNDÜZ