Northeastern Üniversitesi araştırmacıları, yeni ilaçların gelişimi ve keşfi için ileriye doğru bir yol açmak için evrim saatini geri çevirerek soyu tükenmiş bir bitki genini diriltti.
Özellikle, Northeastern’de kimya, kimyasal biyoloji ve biyomühendislik profesörü Jing-Ke Weng liderliğindeki ekip, çakal tütün fabrikasında geçersiz bir geni onardı.
Yeni bir makalede, daha önce bilinmeyen bir tür siklik peptit veya nanamin adı verilen ve biyomühendisi kolay olan mini-protein keşfettiklerini detaylandırıyorlar ve “onu ilaç keşfi için büyük bir potansiyele sahip bir platform haline getiriyor” diyor. Makale dergide yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri.
Weng, “Kimyasal biyologlara yeni peptit bazlı kanser tedavileri geliştirmek, yeni antibiyotikleri keşfetmek ve ayrıca patojenlere ve böceklere karşı savunma için tarımsal uygulamalar için başka araçlar sağlayacak” diyor.
Bitkiler yeni ilaçların keşfi ve geliştirilmesinde sayısız yenilik yönlendirdi. Bununla birlikte, Weng, bir bitkinin doğal evrimsel sürecini kullanmak kadar etkili olmayan insan sentezlenmiş bileşiklere daha yeni bir dönüş olduğunu söylüyor.
Weng, “Rastgele bileşiklerle başlarsanız, ilaç benzeri olmasını sağlamak aslında oldukça zor” diyor. “Yüz milyonlarca yılın üzerindeki evrim işini yaptı, bu yüzden büyük olasılıkla nanamin ve analogları zaten doğada belirli roller oynuyor. Sadece bundan yararlanıyoruz ve bunu ilaç keşfi için kullanıyoruz.”
Siklik peptitlerin bir fırsat sunduğu yer burasıdır. Kısa amino asit dizelerinden oluşan siklik peptitler çok küçüktür ve ilaç gelişiminde kullanım için neredeyse özel olarak hazırlanmıştır.
Weng, “Siklik peptitler çok daha küçüktür, bu yüzden küçük bir molekül ilacı gibidir, ancak bir proteinin kimyasal özelliklerine sahiptir. Ayrıca tasarlayabilirsiniz.” “İlaç taraması için kullanılabilecek milyonlarca bu peptit üreten bir kütüphane üretebiliriz.”
Weng’in Bitki-İnsan Arayüzü Enstitüsü, daha önce, batı Amerika Birleşik Devletleri’nde yaygın olan Coyote Tütün’e getiren bitkilerde siklik peptitlerin bulunduğunu keşfetti. Weng ve ekibi bu bitkinin genetik koduna girerken, artık işlevsel olmayan bir psödojen keşfettiler.
Bu özel gen daha önce çakal tütündeki siklik peptit nanamini kodlamıştı, ancak zamanla uyarlanabilir mutasyonlar nedeniyle evrimsel geçmişe solmuştu. Ama bu Weng ve ekibini durdurmadı.
Bu genin hala ilgili bitki türlerinde var olduğunu ve moleküler gen dirilişi adı verilen yeni bir yöntem kullanarak geni klonladığını ve mutasyonu düzelttiğini bulmuşlardır.
Weng, “Şaşırtıcı bir şekilde, bu genin atalarının işlevini kurtarabildik.” Diyerek şöyle devam etti: “Aksi takdirde doğal olarak gerçekleşmesi, sadece aylar veya yıllar içinde bir laboratuvarda yapabilmek için on milyonlarca yıl sürecek süreci oynamaya çalışıyoruz.”
Soyu tükenmiş bir genin yeniden diriltilmesinin ötesinde Weng, araştırmalarının bir dizi yeni kullanımın temeli olarak siklik peptitlerin ve nanaminlerin yaşayabilirliğini kanıtladığını söylüyor.
Nanamin’in boyutu ve kimyasal değişebilirliği, onu yeni ilaçlar keşfetmek için bir varlık haline getirir; Weng ve laboratuvarı zaten kanser tedavisi için yeni ilaçlar keşfetmek için kullanıyor. Ancak kullanımlarının tarıma da yayıldığını söylüyor.
2024’te laboratuvarı Bayer Crop Science ile bir işbirliği başlattı ve mısır ve fasulye mahsullerinde anti-iç özellikler geliştirmek için döngüsel peptitler kullanıyorlar. Orijinal ev sahibi fabrikalarından ekinlere kolayca kodlanabilmeleri ve nakledilme kolaylığı, değişen bir iklimde mahsul esnekliği oluşturmak için yeni bir yaklaşımdır.
Daha geniş bir şekilde, çakal tütünün genetiğini ve kimyasal özelliklerini incelemek, araştırmacıların neredeyse her gün yürüdüğümüz bitkileri anlamamıza ve takdir etmemize yardımcı olabilecek bir şekilde “evrimi yakalamalarına” yardımcı oldu.
“Bitkiler için tüm yaşam tarzı çok iyi bir kimyager olmaktır,” diyor Weng. “Onlar kimya ustaları. Dış dünyayla iletişim kurmak için benzersiz dilleri kadar çok bileşik üretmek için gelişmek zorundalar.… Bu, burada ortaya çıkardığımız bir örnek.”
