Warwick Üniversitesi bilimcilerinden oluşan bir ekibin çalışması kapsamında, toprak bakterisi Streptomyces sclerotialus'den alınan bir DNA parçasının mühendisliğinin yapılması sonucunda Sklerik asit (İng. Scleric acid) adı verilen molekül keşfedildi. Molekülün, bakteriyel enfeksiyonlarla savaşmaya yardımcı olabileceği düşünülüyor.

Christophe Corre ve Manuela Tosin liderliğindeki araştırmacılar, türevleri antibiyotik olarak kullanılabilecek olan bu yeni biyoaktif doğal ürünün karakterizasyonunu, Chemical Science dergisinde yayımladıkları bir makalede sundu. Yeni molekül, (Hindistan'daki Pune'da yalıtılan) S. sclerotialus bakterisinin genlerindeki suskun (ifade edilmeyen) bir kümede şifrelenmiş durumdaydı. Biyoenformatik çözümlemeler, CRISPR/Cas9 gen düzenleme ve analitik kimya araç-gereçlerinin birlikte kullanılması sayesinde, bu sessiz yolağı açan bilimciler, Sklerik asit keşfini yaptı.

Biyoenformatik araçlar, DNA dizilimlerinde kodlanmış proteinlerin tanımlanmasına ve oynayabilecekleri rolün öngörülmesine olanak tanıyor. Yeni doğal ürünler keşfetmeyi amaçlayan çalışmaların büyük bölümünde, araştırmacılar bilinen biyosentetik mekanizmalara karşılık gelen korunmuş enzimleri arıyor. Bu çalışmada, biyosentetik genlerle ilişkilendirilen korunmuş düzenleyici elemanlar hedeflenmişti. Bütünüyle yeni biyokatalizleyici tipleri tarafından oluşturulan doğal ürünlerin keşfini sağlaması beklenen bir yaklaşımdı bu.

Çalışma, yapısal olarak yeni olan bir doğal ürün sınıfını ve ayrıca sklerik asiti oluşturan yapıtaşları arasındaki benzersiz yoğuşmayı katalizleyen yeni biyosentetik enzimleri ortaya çıkardı. Bu tür enzimler, değerli kimyasalların üretimi için biyokatalizleyici olarak ileride kullanılabilir.

İlgilenilen gen kümesinin ifadesi ve manipülasyonu, hızlı ve verimli CRISPR/Cas9 temelli gen düzenleme teknolojisi kullanılarak, ikincil bir organizmada gerçekleştirildi. Bunun anlamı şu: İlgilenilen bakteriyel türlerin mühendisliğini yapmak için bir protokol optimize etmeye gerek yok. Bu yaklaşım, genetik olarak çalışması güç bakterilerde ve hatta metagenomlarda (doğrudan çevresel örneklerden elde edilen genetik malzemelerde) tanımlanan gen kümelerinden yararlanılacak şekilde ilerletilebilir.

Bakterilerin diğer mikroorganizmlara üstünlük kurmak için "normal olarak" kullandığı düşünülen suskun yolakların genetik mühendisliğinin yapılması yaklaşımı, geniş çeşitlilikte yeni antimikrobiyal bileşenlerin keşfini sağlayabilir; bu da antibiyotik direnci krizinin çözümüne yardım edebilir.

Araştırmacılar, sklerik asitin olası antibiyotik güçlerini sınadı ve Mycobacterium tuberculosis'e (H37Rv) karşı bir miktar antibakteriyel etkinlik gösterdiğini buldu (zincirin büyümesi üzerinde %32 oranında baskılama yaptı). Sklerik asit ayrıca nikotinamid N-metiltransferaz (NNMT) adlı metabolik enzimle ilişkilendirilen kanser üzerinde baskılayıcı etkinlik sergiledi.



Corre, son on yılda, bilhassa DNA dizilimedeki teknolojik ilerlemelerin, geliştirilen biyoenformatik araçların, mikrobiyal genetik mühendisliğinin ve analitik kimyanın bir araya getirilmesi sonucunda yeni bir çağa girildiğini belirtiyor. Bakterilerin genomlarından yararlanmak için yeni stratejilerin geliştirildiğini ve özellikle enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde işe yarayabilecek yeni moleküllerin el değmemiş bir kaynağına erişim elde edildiğini ekliyor.

Sentetik biyoloji kullanarak yapılan çalışma gösterdi ki, yazımsal düzeydeki kilitlerin kırılması, bütünüyle yeni biyoaktif maddelerin üretimini tetikliyor. Bir sonraki büyük aşamanın, DNA düzeyinde şifrelenmiş durumda kalmış olan binlerce doğal ürünün karakterize edilmesi için otomasyonun ve robotiğin kullanılması olması bekleniyor.