Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) farmasötik bir bilim adamı, tek bir deneyde 200.000’den fazla potansiyel peptit substratına karşı bir enzimin kinetik verimliliğini ölçebilen bir yöntem geliştirmiştir.
Enzimler ve substratları arasındaki etkileşimleri karakterize etmek, yeni biyokatalizörlerin mühendisliği, hastalık mekanizmalarını anlamak ve terapötiklerin tasarlanması için gerekli olan biyokimyada temel bir görevdir. Mevcut teknikler paralel olarak birçok enzimatik reaksiyonu inceleyebilse de, bir enzimin tercihlerini olası substratların geniş bir alanında kapsamlı bir şekilde analiz etmek için bu tür yöntemleri ölçeklendirmek pratik bir zorluk olmaya devam etmektedir.
NUS’taki Eczacılık ve İlaç Bilimleri Bölümü’nden Yardımcı Doçent Alexander Vinogradov, bu ihtiyacı ele alan Domek (mRNA-display tabanlı enzimatik kinetik ölçümü) adlı bir strateji geliştirdi.
Yöntem, binlerce enzimatik substratın hızlı bir şekilde hazırlanmasını sağlayan mRNA ekran adı verilen bir tekniği, spesifiklik sabiti olarak bilinen bir anahtar kinetik parametreyi hesaplamak için yeni nesil sekanslama ile birleştirir (Kkedi/KM), tek bir deneyde her bir substrat için.
Domek, standart moleküler biyoloji ekipmanlarına dayanan ve mühendislik uzmanlığı gerektirmeyen operasyonel olarak basit ve genelleştirilebilir bir tekniktir. Bu araştırma çalışması, Japonya’nın Tokyo Üniversitesi’nden Profesör Hiroaki Suga ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.
Kinetiği ölçmenin ötesinde, Domek tarafından üretilen büyük veri kümesi, bir enzimin substratlarını nasıl tanıdığını anlamak için ekibin istatistiksel modellemeden yararlanmasını sağladı. Bu, enzimlerin olağanüstü katalitik verimliliğinin kaynağının çözülmesine yardımcı olur ve yeni biyokatalizörler ve terapötikler mühendisliğinde acil uygulamalara sahiptir.
Dergide yayınlanan çalışma Kimyasalpotansiyel terapötik ajanların mühendisliği için kullanılabilen bir bakteriyel redüktaz enziminin tek atışlı bir profilini gerçekleştirerek bu yaklaşımın faydasını gösterir.
Yazarlar 285.000 farklı peptit substratları için enzimatik kinetiği güvenilir bir şekilde izlediler ve sonuçları geleneksel yöntemlerle doğruladılar.
Yardımcı Doçent Vinogradov, “Yaklaşımımız, daha önce elde edilmesi zor olan bir ölçekte nicel kinetik verileri toplamanın bir yolunu sunuyor. Şimdi tekniği genişletmek ve genelleştirmek için çalışıyoruz ve milyonlarca reaksiyonu paralel olarak ölçmek için daha da ölçeklendiriyoruz.”
İleriye baktığımızda, ekip Domek çerçevesini, peptit ve proteinlerin translasyon sonrası modifikasyonlarında yer alan diğer enzim sınıflarıyla kullanım için uyarlamayı amaçlamaktadır.
