Doğal peptit antibiyotiklerden esinlenerek yeni etkin antibakteriyellerin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMÜHENDİSLİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NİHAN ÜNÜBOL
Danışman: Adil Allahverdiyev
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Böceklerden insanlara kadar geniş bir organizma grubu tarafından üretilen antimikrobiyal peptitler, klasik antimikrobiyallere dirençli organizmaların neden olduğu enfeksiyonlara karşı önemli alternatif tedavi ajanları olan doğal antibiyotiklerdir. Bu bilgiler doğrultusunda doğal antimikrobiyal peptitlerin korunmuş motiflerinden esinlenilerek, antibakteriyel aktivite gösteren kısa, üretilmesi kolay peptitler tasarlamayı hedefledik. Doğal antimikrobiyal peptitlerin korunmuş bölgelerini belirleyerek üç boyutlu yapılarını inceledik. Bu incelemeler bize, kısa peptit bölgelerinin, alfa sarmal yapıları oluşturan tekrarlanan hidrofobik ve pozitif yüklü amino asitlerden oluştuğunu ve sarmalın bir tarafında pozitif yüklü amino asitler bulunduğunu gösterdi. Bu yapılara benzer peptitler tasarlayarak bunları sentezletip, farklı bakteri türleri üzerindeki antibakteriyel aktivitelerini belirledik. Peptitlerin etki mekanizmalarını anlamak için ise moleküler dinamik modelleme yöntemi kullanarak, peptitlerin bakteriyel zarlarla olan ilişkilerini inceledik. Pozitif yüklü bir amino asit olan argininin peptitlere dahil edildiğinde, lizine kıyasla daha iyi antibakteriyel aktivite gösterdiğini ve her iki uçta pozitif yüklü amino asitlere sahip olan peptitlerin, Staphylococcus aureus'a (MİK 16.0 μg / ml) kıyasla E. coli (MİK 2.0 μg / ml) üzerinde daha iyi aktivite gösterdiğini saptadık. Sadece bir uçta pozitif yüklü amino asit olduğunda, organizmaların her ikisinde de eşit düzeyde etki gözlemledik (MIC 4.0 μg / ml). Pozitif yüklü argininlerin molekülün bir tarafında zikzak şeklinde konumlandırılması doğrusal bir eksende konumlandırmasına kıyasla molekülün daha yüksek aktivite göstermesini sağladı. Molekülün bir ucunda hidrofobik amino asit sayısının 3'ten 6'ya arttırılması, moleküllerin birbirlerine bağlanmasına ve peptitin antibakteriyel aktivitesinin tamamen ortadan kalkmasına neden oldu. Moleküler dinamik simülasyonlar, hidrofobik ve pozitif yüklü amino asitlerin asimetrik konumlandırılmasının gerektiğini, hidrofobik kısmın zarlardaki yağ ikili katmanına gömdüğünü ve pozitif yüklü kısımların yağ iki katmanının her iki tarafındaki fosfolipidlerin negatif yüklü fosfat gruplarına sabitlediğini gösterdi. Böylece, tek bir molekülün hidrofilik kanal oluşturarak hücre içine su geçişlerini sağlayabildiği anlaşıldı. Bu peptitlerle muamele edilen stafilokokların elektron mikroskobik incelemesi sonucunda, aktif hücre duvar sentezinin gerçekleştiği kısımdan bakterilerin hemen hemen iki eşit parçaya ayrıldığı gözlendi. Bu çalışmaya ek olarak yapılan moleküler birleşme yöntemi ile peptitlerin, peptidoglikan sentezleyici zar proteini olan glikoziltransferazın aktif bölgelesine kuvvetli bir şekilde bağlandığından hücre duvarı sentezini de engelleyebildiğini göstermektedir. Bu çalışmada geliştirdiğimiz antimikrobiyal peptitlerin hepsinin proteinaz K'ya duyarlı oluğunu saptadık. Proteazlara dirençli sentetik benzer türevlerinin geliştirilmesi, bu peptitlerin tedavi amaçlı kullanılmalarıd durumunda dayanıklılıklarını arttıracaktır. Bu peptitlerin hayvan çalışmaları ile güvenilirliği kanıtlandıktan sonra diğer antibiyotiklere dirençli organizmalara karşı umut verici ilaç adayları olabilirler.