DNA, genetik bilgiyi depolamak için evrilmiş olsa da, ilkesel olarak bu zincir benzeri molekül, yeni malzemeler yapmaya da uyumlanabilir. Scripps Araştırma Enstitüsü'nden (TSRI) kimyacılar, böyle yeni amaçlar verilmiş DNA molekülleri ile örneğin çeşitli tıbbi uygulamalarda kullanılabilecek maddelerin üretilmesi hakkındaki çalışmalarını, bir süre önce Angewandte Chemie dergisinde yayımladıkları makale ile duyurdu.

TSRI'dan Floyd Romesberg ve Tingjian Chen, DNA nükleotitleri üzerinde bazı kimyasal oynamalar yaparak, işe yarayacak miktarda modifiye DNA üretilebileceğini ortaya koydu. Kimyacılar, bu yaklaşımdan yararlanarak DNA bazlı, su emici hidrojel yaparak, çok sayıda bilimsel ve medikal uygulamanın gerçekleştirilebileceğini belirtiyor.

"Bir malzeme olarak DNA'nın bazı benzersiz özellikleri var. Onu modifiye etmemizi ve normal DNA gibi eşleyebilmemizi sağlayan bu yeni yaklaşım sayesinde, çok ilginç bazı potansiyel uygulamaları araştırmaya başlayabiliriz," diyor Romesberg.

Amaçları arasında yeni ilaçların, sondaların ve malzemelerin, hatta yapay yaşam formlarının geliştirilmesi bulunan Romesberg'in laboratuvarı, geçtiğimiz 10 yılda modifiye DNA yapma yöntemlerinde öncü çalışmaların gerçekleştirilmesinde rol oynadı. Ekip, 2016 yılında Nature Chemistry dergisinde yayımladıkları makalelerinde, tıpkı normal DNA'yı kopyalayan normal DNA polimerazın yaptığı gibi, modifiye DNA'nın kopyalarını çıkartabilen yapay DNA polimeraz enziminin geliştirildiğini açıklamıştı. O çalışmada sınaması yapılan DNA değişiklikleri, sadece florin (F) veya metoksi (O-CH3) gruplarının, DNA nükleotitlerinin şeker omurgalarına tutunmasını kapsıyordu. Bunlar, ilkesel olarak DNA bazlı ilaçların özelliklerini iyileştirebilecek modifikasyonlardı. Yaptıkları yeni çalışmada ise ekip, kendi polimeraz SFM4-3'lerinin replikasyonunu gerçekleştirebildiği bazı başka modifikasyonları sergiledi ve modifiye DNA tasarımının çok daha geniş bir yelpazedeki uygulamalar amaçlanarak yapılmasına kapı araladı.

Yeni modifikasyonlardan biri, yine TSRI öncülüğünde geliştirilen bir teknik olan "tıklama kimyası" (İng. click chemistry) sayesinde, çok sayıda başka molekül için uygun bir tutunma noktası olan bir azido grubu (N3) ekliyor. Bilimciler, SFM4-3 polimerazın azido-modifiyeli nükleotitleri yeterli bağımsızlık ile eşleyebildiğini ve bu modifiye DNA ipliklerini, yaygın kullanılan bir laboratuvar yöntemi olan Zincirleme Polimeraz Tepkimesi ile üstel olarak amplifiye edebildiğini gösterdi. Tıklama kimyası da sonrasında kullanılarak, azido grup sayesinde DNA'ya pek çok farklı molekül eklenebiliyor. Azido-DNA ve tıklama kimyası ile yüksek düzeyde işlevsel DNA üretilebiliyor.

Bilimciler ayrıca yaptıkları bir başka sunumda, suya maruz bırakıldığında hidrojel oluşturabilen bir DNA yığını da elde ettiler. Potansiyel uygulamalarının fazlalığından ötürü, her ne kadar kontrollü üretimleri için nispeten az yöntem olsa da hidrojeller büyük ilgi görüyor. Bu yeni DNA-bazlı hidrojel, görünüşe bakılırsa oldukça çekici özelliklere sahip. Bilimciler, DNA kesici enzimlerle onu çözebiliyor ve sonra DNA birleştirici enzimlerle yeniden oluşturabiliyorlar. Ekip üyeleri, bu hidrojelin tıbbi uygulamalar açısından umut vaad ettiğini vurguluyor. Ayrıca, istenen etkinliklere sahip nano-malzemelerin evrilmesi konusunda da çalışmalarını sürdüreceklerini ekliyorlar.

---

Kaynak: Phys.org, "Chemists use modified DNA nucleotides to create new materials"
< https://phys.org/news/2017-10-chemists-dna-nucleotides-materials.html >

İlgili Makale: Tingjian Chen et al, Enzymatic Synthesis, Amplification, and Application of DNA with a Functionalized Backbone, Angewandte Chemie International Edition (2017). DOI: 10.1002/anie.201707367

---