Nanopore Protein Sıralaması Yeni Metodoloji İle Mümkün Olabilir
Araştırmacılar zaten tek DNA ipliklerinden dizi bilgisi elde etmeyi başarmış olsalar da biyoanalitikteki bir başka büyük zorluk, amino asit dizisinin tek tek proteinlerden doğrudan belirlenmesidir. Fransa’daki Cergy-Pontoise Üniversitesi, Almanya’daki Freiburg Üniversitesi ve Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Illinois Üniversitesi’nden bir ekip, ilk kez nanometre büyüklüğünde küçük bir gözenek kullanarak kısa peptitlerdeki bireysel amino asitleri ayırt edebildiklerini bildirdi.
Nature Biotechnology’de çalışmalarını (bir aerolizin nanopore kullanarak yirmi proteinojenik amino asidin elektriksel olarak tanınması ”) yayınlayan bilim adamları, bu nedenle, tek tek proteinlerin doğrudan diziliminin, yani “nanopore protein dizilemesi ” ile temel oluşturduklarını söylüyor. “Nanoporlarda tek protein moleküllerini dizileme çabaları, yirmi amino asidin tümü arasındaki ince moleküler farklılıkları ayırt etmek için yeterli hassasiyete sahip tekniklerin eksikliği nedeniyle engellenmiştir. Burada, kısa bir polikatyonik taşıyıcı yardımıyla bir aerolizin nanopore içindeki yirmi proteinojenik amino asidin tümünün iyonik akım tespitini rapor ediyoruz. Moleküler dinamik simülasyonlarının uygulanması, aerolizin nanopore ‘un, aerolizin algılama bölgesi içinde polikatyonik taşıyıcıya bağlı bir amino asidi tamamen sınırlandıran yerleşik bir tek molekül tuzağına sahip olduğunu ortaya koydu ”diye yazdı. “Bu yapısal özellik, her amino asidin, gözlenen amino asidin dışlanan hacminin hassas ölçümü için yeterli zaman harcadığı anlamına gelir. Vahşi tip aerolizindeki belirgin akım blokajlarının 20 doğal amino asidin 13’ünü tanımlamak için kullanılabileceğini gösteriyoruz. Ayrıca, kimyasal modifikasyonların, enstrümantasyon ilerlemelerinin ve nanopore mühendisliğinin kalan yedi amino asidin tanımlanmasına yönelik bir yol sunduğunu gösteriyoruz”. Freiburg Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Enstitüsü’nden fizyoloji profesörü olan Jan C. Behrends’ı açıkladı ki, kütle spektrometresi gibi önceki teknikler, tek bir hücrenin protein bileşimini doğru bir şekilde belirleyecek kadar duyarlı olmadığından, gözenek oluşturucu protein aerolizin bir yapay hücre zarına dahil edildi ve elektrotlar, gözenekten bir iyon akımını geçirmek için kullanıldı.
Birkaç yıl önce, Freiburg ve Cergy Üniversitelerindeki araştırmacılar, gözeneğe giren bir molekülün neden olduğu bu akımın bloke edilmesinin, boyutunun hassas ölçümünü sağladığını gösterdi. Bu temelde, ekip, aerolysin gözeneği olarak adlandırılan hassasiyetin o kadar yüksek olduğunu gösterebildi ki, sadece tek bir amino asitte farklılık gösteren kısa proteinler, yani peptitler birbirinden ayırt edilebilir. Freiburg Üniversitesi’nde geliştirilen yüksek çözünürlüklü elektro fizyolojik ölçüm yöntemini kullanan ekip, lösin ve izolösin amino asitlerini %90’dan fazla güvenilirlikle ayırt edebildi. Bu iki amino asit aynı bileşime ve dolayısıyla kütleye sahiptir ve sadece moleküler grupların uzamsal düzenlemesinde farklılık gösterir. Bu tür yapısal izomerlerin aerolizin gözenek vasıtasıyla farklılaşması, akım sinyalinin daha önce varsayıldığı gibi sadece moleküler kütleye bağlı olmadığını kanıtlar. Böylece Behrends, yeni teknolojinin prensipte kütle spektrometresinden üstün olduğunu gösteriyor.
ABD’deki araştırmacılar, bu yüksek çözünürlüğün gözenek içindeki bir tür moleküler tuzağa dayandığını göstermek için simülasyonlar kullandılar. Bu tuzak, peptitleri saniyenin yüzde biri kadar hareketsiz hale getirir, bu da doğru ölçümü mümkün kılar. Bu, yakın zamanda yayınlanan çalışmanın, ilave kimyasal değişiklikler olmadan nanopore akım sinyalini kullanarak proteinlerin yapımında yer alan 20 amino asidin 11’ini güvenilir bir şekilde ayırt etmesini sağladı.
Aeroliz: Moleküler biyolojide aerolizin, ishal hastalıkları ve derin yara enfeksiyonları ile ilişkili Gram negatif bir bakteri olan Aeromonas hydrophila tarafından ihraç edilen sitolitik bir gözenek oluşturucu toksindir. [1] Howard SP, Garland WJ, Green MJ, Buckley JT (June 1987). “Nucleotide sequence of the gene for the hole-forming toxin aerolysin of Aeromonas hydrophila”. J. Bacteriol. 169 (6): 2869–71. doi:10.1128/jb.169.6.2869-2871.1987. PMC 212202. PMID 3584074.
Polikatyonik: Polianyonik veya polikatyonik reçinelerin kullanıldığı molekülleri yüklerine göre ayırmada kullanılan kromatografi çeşiti. [2] https://www.nedirnedemek.com/iyon-de%C4%9Fi%C5%9Ftirici-kromatografi-ne-demek
Hilal Sena TAŞÇI
