Akademik Veri Yönetim Sistemi
Kurt Kızıldoğan A. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2020
i. Bu proje kapsamında ilaç hammaddesi olarak birçok değerli sekonder metabolit üreticisi olan Streptomyces clavuligerus’ta antibakteriyel ve sitotoksik özellikteki tunikamisin türevi MM19290 nükleozit antibiyotiğinin moleküler düzenlenmesi üzerine pleiotropik regülatör AdpA’nın etkisinin belilenmesi amaçlanmaktadır.
ii. Geçen 30 yılda, doğal ürünler/sekonder metabolitler antikanser ilaçlarının %61’ini ve de anti-enfeksiyon tedavisinin %49’unu kapsayan büyük bir farmastötik pazar kaynağı oluşturmuşlardır. Özellikle aktinomiset sekonder metabolitleri yapısal özgünlükleri, çeşitlilik ve karmaşıklığı sebebiyle ilaç keşfi ve geliştirilmesinde en büyük kaynaktırlar [1,2]. Mikroorganizmalar tarafından üretilen 23000 aktif bileşiğin (antimikrobiyal, antiviral, sitotoksik ve immünbaskılayıcı ajanlar) %42 si funguslar tarafından üretilirken %32 si filamentli bakteriler olan aktinomisetlere aittir. Aktinomistlerde ise tıp, veterinerlik ve tarımda kullanılan en önemli sekonder metabolitlerden olan antibiyotiklerin çoğunluğu Streptomyces cinsi bakteriler tarafından üretilmektedir [3]. 48’den fazla sekonder metabolit üretici Streptomyces clavuligerus bir -laktam antibiyotiği olan sefamisin C, antitümör ajanları holomisin, tunikamisin-türevi (MM19290) ve klavulanik asit gibi önemli ilaç hammaddelerini üretebilme yeteneğindedir. Şuana kadar sefamisin C, klavulanik asit, klavamlar ve holomisin biyosentezinin moleküler regülasyonu ve üretiminin arttırılmasına yönelik birçok çalışma yürütülmüş olmasına rağmen -laktam antibiyotikleri gibi bakteri hücre duvarı sentezini etkileyen ve alternatif ilaç olma potansiyeline sahip nükleozit tipi tunikamisin antibiyotiğinin biyosentezi üzerine sınırlı sayıda çalışma mevcutken moleküler düzenlenmesi ile ilgili bize ait BldG ve CcaR regülatr etkisini inceleyen bir çalışma bulunmaktadır (Baş vd., JMB dergisine gönderildi). Tunikamisin gen kümesinde regülator bir genin olmayışı tunikamisin üretiminin morfogenez ile alakalı global kontrol altında olduğunu ve ayrıca Streptomyces genomunda nadir görülen lösin kodonunun SCLAV_4287 ve SCLAV_4275 genlerinde var oluşu translasyonel düzenlenmeden sorumlu bir elementin kontrolünde olabilirliğini göstermektedir. Bu nedenle, ilk defa bu projede S. clavuligerus’ta morfogenez ve antibiyotik üretiminden sorumlu ve de TTA kodonu taşıyan pleiotropik regülatör AdpA’nın tunikamisin biyosentezi üzerine olan etkisi araştırılacaktır.
iii. Proje kapsamında yapılan ön çalışmalarla NCBI sayfasında S. clavuligerus genomunda tunikamisin biyosentetik gen kümesine ait nükleotit dizilerinin taranması sonucunda SCLAV_4286 geni içerisinde TGGCCGGCTA sekansı belirlenmiştir. Bu dizi S. clavuligerus’ta AdpA’nın şuana kadar sefamisin C ve klavulanik asit biyosentezinden sorumlu olduğu belirlenen ve kümeye konumlanmış bir regülatör (CSR) gen olan ccaR promotor bölgesine bağlandığı tipII konsensus dizisine oldukça benzerlik göstermektedir (TGGCCGGATT). Bu verilerden yola çıkarak adpA regülatör geni S. clavuligerus kromozomunda Meganukleaz I stratejisine göre [4] yok edilecek ve mutant bakteri ile yabanıl suşda tunikamisin gen kümesindeki gen ifadeleri qRT-PCR ile tunikamisin üretimi biyoassay ve LC-MS/MS analizleri ile karşılaştırılacaktır. Ayrıca, AdpA regülatör proteininin SCLAV_4286 geni üzerindeki muhtemel bağlanma durumu EMSA deneyi ile araştırılacaktır. Yine bu projede ilk defa adpA geni yok edilmiş S. clavuligerus suşunda yabanıl suşla karşılaştırmalı RNA dizilemesi yapılarak global kontroldeki rolü gen ifade düzeyinde incelenecektir.
iv. Mikroorganizmalar tarafından üretilen doğal antibiyotiklerin keşfi ve mevcut olanların geliştirilmesi farmastötik endüstrisi açısından oldukça önemlidir. Doğal ürünlere dayalı terapötik maddelerin geliştirilmesinde, ilgili bileşiklerin biyosentetik potansiyellerinin anlaşılması bu ürünlerin biyosentez mekanizmalarının iyi bir şekilde açıklanmasıyla mümkündür. Bu bağlamda, proje çıktıları tunikamisin biyosentezinin regülasyonunu aydınlatacak bulgular verecek olması bakımından hem temel bilimlere katkı sağlayacak hem de biyoteknolojik ve endüstriyel açıdan önemli bir bakteri olan S. clavuligerus' ta antibiyotik üretiminin artırılmasına yönelik yeni hedefler bulma şansını doğurma potansiyeli sunacaktır. Ayrıca, önerilen proje Ulusal Bilim, Teknoloji ve Yenilik Stratejisi 2023'de ifade edilen "Bilim ve teknolojiye hakim araştırıcı insan gücünün yetiştirilmesinin sağlanması" hedefine uygun olarak doktora öğrencilerinin yetişmesini ve proje yürütücüsünün akademik olarak ilerlemesini sağlayacaktır.