Enzim nanopaketleri sarhoş fareleri uyandırıyor

ABD ve Çin'den bilim adamları ince bir polimer kabuk içindeki enzim gruplarını kapatmak için bir yol keşfetti. Böylece enzimlerin, tıpkı tabiatta olduğu gibi, kapalı bir boşluk içinde sıralı tepkimeleri yerine getirmesi mümkün olabiliyor. Araştırmacılar geliştirdikleri sistemin kullanılışını, alkolü metabolize eden bir enzim kompleksi paketi kullanarak sarhoş edilmiş fareleri uyandırmak için kullandılar.

Kaliforniya Üniverstesi, Los Angeles'ten Yunfeng Lu  konu hakkında şöyle konuştu: “Ökaryot hücrelerde, pek çok enzim sitosolden serbestçe diffüzlenmez, ancak uzaysal olarak hücre altı organellere yerleşir veya birbirlerine yakın şekilde diğer enzimlerle beraber enzim kompleksleri biçiminde konumlanır. Çoklu enzimlerle katalizlenen tekrarlı tepkimelerde bu yakın konumlanma enzimler arasında araürünlerin diffüzyonu en aza indirgenir ve toplam tepkime etkinliği ve özgünlüğünü artırır. Bu arada bir metabolik proses sırasında üretilen zehirli araürünler kapalı yapılar içinde bulunan yakın enzimler tarafından derhal ortadan kaldırılır”.

Lu ve ekibi dahice bir yol bularak çok sayıda enzimi birbirine getirdi ve etraflarına bir polimer örtüsü geçirdi, böylece sentetik bir organel meydana getirilmiş oldular. İlk adım bir enzime özgün olarak bağlanan moleküller olarak tanımlayabileceğimiz inhibitörleri tanımlamak olacaktır. Bir seri farklı inhibitör – her biri kendi enzimine karşı özgündür – bir DNA sarmalına bağlanır. Farklı enzimler varlığında, her inhibitör kendi enzimini bağlar, DNA yapısı içinde tutuklar ve bir kompleks oluşturur.

Lu, şöyle devam etti: “Sonra her enzim kompleksini in-situ (yerinde) polimerleştirme tekniği kullanarak ince bir polimer ağı içinde tutukluyoruz”. Enzimler daha önce akriloil grupları ile donatılmıştır. Akrilamid monomerleri bunlara bağlanıyor, uygun bir başlatıcı ve çapraz bağlayıcı varlığında kompleksin etrafında ince ve çapraz bağlı poliakrilamid kabuğu büyür. Nazik bir ısıtma ile DNA yapısı ve inhibitörler ortadan kalkar ve işlev gören enzimler polimerin içinde kalmış olur.

Gerekli enzimler bir DNA bağlayıcısı kullanarak birbirine bağlanır ve ince bir poliakrilamid tabakasına kaplanır © NPG

Araştırma ekibi alkol oksidaz ve katalazdan (kan akımından alkolü giderme yeteneğine sahip enzim) oluşan bir kompleksle çalışmasına devam etti. Alkol oksidaz etanolü acetaldehide ve hidrojen perokside yükseltger. Hidrojen peroksit son derece zehirli olup katalaz tarafından oksijen ve suya parçalanır.

Üç sarhoş fare

Kompleksin etkinliğini göstermek için, araştırmacılar fareleri alkolle besledi. Lu, şöyle dedi: “Hayvanlar çabucak sarhoş oldu ve dakikalar içinde bayıldı”. Daha sonra enzim kompleksi enjekte edilen fareler, kompleks enjekte edilmeyen farelere göre daha çabuk kendine geldi, üç saat içinde kanlarındaki alkol seviyeleri %35 azaldı; enzim enjekte edilmemiş farelerde azalmalar çok anlamlı değildi.

Birleşik Krallık'taki Hertfordshire Üniversitesi'nde nanoteknolojik ilaç iletim sistemleri konusunda uzman olan Woei Ping Cheng çalışmadan etkilendiğini söyledi ve “bu çalışma yeni ve çok etkileyici bir eser” dedi. “Enzimlerin tutuklanması tipik olarak iletim sistemlerinin üretilmesini içerir, örneğin liposomlar veya nano-taşıyıcılar üretilir ve bu taşıyıcılarda pasif olarak tutuklanır. Bu, özellikle enzimlerin uzaysal yerleşimini veya taşıyıcılar içinde bu enzimlerin etkileşimini kontrol edemediğimiz bir seri enzimi tutuklamak istiyorsak son derece zordur. Bu yeni yöntem, bahsettiğimiz zorluğun üstesinden enzimlerin uzaysal yerleşimini 'sabitleyerek' ve bunları tutuklayarak her enzimin nano-kapsülde doğru yerde kaldığından emin olarak gidermeye çalışmakta; bu fikir bana göre son derece benzersiz ve pratik”.

Alkol zehirlenmesi için olası bir panzehir olarak kullanılabilmesinin yanında, Lu'ya göre yöntem farklı enzim kombinasyonu için genelleştirilebilir. “Enzimleri doğru seçerek programlanabilir, hediye olarak veya sinerjik işlevlere sahip komplekslerin yeni bir sınıfını oluşturmayı düşünüyoruz”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/02/enzyme-nano-parcels-sober-drunken-mice

Y Liu et al, Nat. Nanotechnol., 2013, DOI: 10.1038/nnano.2012.264

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap