Antimikrobiyaller için Yeni Hedefler. Prof. Dr. Tanıl Kocagöz Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji A.D.

Transkript

1 Antimikrobiyaller için Yeni Hedefler Prof. Dr. Tanıl Kocagöz Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji A.D.

2 Fleming 1929 Antimikrobiyaller Penicillium kolonisi Bakteri üreyemiyor Bakteri

3 Davies J, and Davies D Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2010;74: Beta-laktamazların önlenemez yükselişi History of antibiotic discovery and concomitant development of antibiotic resistance.

4 History of antibiotic discovery and concomitant development of antibiotic resistance. Davies J, and Davies D Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2010;74:

5

6 Biyoinformatik Yaklaşım Bakterilerde ilaç hedefi olabilecek proteinler saptanmakta, insan hücrelerindeki benzerlikleri ile karşılaştırılmakta. E. coli proteinlerinin 319 tanesinin (%7 sinin) ilaç hedefi olabileceği belirlenmiş, bunlardan 63 tanesinin insan proteinlerine belirgin oranda benzerlik gösterdiği saptanmıştır. Geriye kalan 256 proteinin insan hücrelerinde bulunmadığı ve ilaç hedefi olabileceği sonucuna varılmıştır. Bu tür yaklaşımlar çok sayıda yeni antibakteriyel ilacın akılcı bir şekilde geliştirilmesini sağlayabilir 256 insan proteinine benzemeyen Metabolik işlevi olan 2200 protein 319 ilaç hedefi olabilecek protein Daha önce ilaç hedefi olarak kullanılmayanlar

7 Dirençli Mutantların Seçimi Spontan mutasyon köprüsü Duyarlı bakteri ordusu Antibiyotik Uçurumu Dirençli bakteri birliği

8 Dirençli organizmaya etkili yeni molekül Cytosine Guanine Florokinolonun giraza bağlandığı bölge (J Heddle, A Maxwell. ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, June 2002, p )

9 1990 Transgenik Petunyalar Petunyalarda pembe mor pigment yapımından sorumlu chalcone syntase enzimininin yapımı arttırılmaya çalışılıyor Çiçekler mora dönmek yerine beyazlaşıyor

10 2 American Worm People Win Nobel for RNA Work (October 3, 2006) Andrew Fire, Craig Mello: Çift zincirli RNA enjeksiyonu ile Caenorhabditis elegans ta gen susturulması: RNAi Sydney Brenner, H. Robert Horvitz and John Sulston: Programlı Hücre Ölümü ve Organ gelişmesi Nobel

11 RNAi RNAi (RNA interference) gen ekspresyonunu transkripsiyon sonrası aşamada durdurur mrna yapılır ancak parçalanarak ortadan kaldırılır veya protein yapımı durdurulur Doğada RNAi, virusleri ve transpozonları hedef alır Gen ekspresyonunun ayarlanmasında da önemli rol oynar

12 sirna RNAi kontrolunda anahtar görevi sirna (small interfering RNA) üstlenmiştir sirna hedef mrna molekülüne özgül dizi içermektedir RNAi proteinleri sirna nın hedefe bağlanmasını ve hedef bölgenin bu noktadan kesilerek parçalanmasını sağlar Kesilen mrna işlevini yitirir ve diğer RNAz enzimleri tarafından tamamen parçalanır

13 sirna; microrna sirna virus çift zincirli RNA sının kesilmesi ile ortaya çıkar ve bu RNA nın ekspresyonunu bozar. Hücrenin kendisinde ise benzer bir gen susturma sistemi bulunmuştur. Hücre genomunda dizgelenen RNA lar kendi üzerine katlanıp dilimleyici enzim ile kesilerek sirna benzeri microrna oluşur

14 mikrorna öncülü DNA dan sentezlenen mikrorna öncülü Saç tokası şeklinde mikrorna öncülü Öncülden kesilerek oluşmuş mikrorna

15

16 Dilimleyici (Dicer)

17 RISC RNA Induced Silencing Complex Çoklu protein ve sirna dan oluşuyor sirna nın bir zincirinin ayrılıp diğer zincirinin hedef RNA ya bağlanmasını sağlar Bağlanma bölgesinden kesim yapılır

18 RISC proteinleri RISC, sirna yı bağlayan, iki zincirini birbirinden ayıran ve mrna yı kesen proteinlerden oluşur mrna yı kesen proteinlere argonaute proteinler deniyor.

19 RISC Engellemesi RITS - RNA Induced Transcriptional Silencing RITS kompleksinde yer alan proteinlerin işlevi tam olarak anlaşılamamış. Histonların modifikasyonu, heterokromatin oluşması, DNA nın ve histonların metillenmesi ile transkripsiyon yavaşlatılır.

20

21

22 Prokaryotlarda RNAi CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) nükleotid uzunlukta tekrarlayan diziler. Tam palindromik değil ancak diyad diziler. CRISPR arasında kalan (spacer) bölgelerden bazılarının faj genomları taşıdığı gözlenmiş. Bunların faj enfeksiyonlarından kalıp, fajlara karşı korumada kullanıldığı düşünülüyor. CRISPR gen ekspresyonu kontrolunda da kullanılıyor. (Ara bölgelerin uzunluklarına bakılarak spoligotyping yapılabiliyor.)

23 sirna ile Tedavi Kök hücreden organ yapımı Kanser tedavisi Enfeksiyon tedavisi. Solunum yolu RNA virüs enfeksiyonları (influenza, coxsakie) Hepatit C AIDS tedavisi Allerjik hastalıklar ve Astım tedavisi (reseptör proteinlerin azaltılması ile) Kronik ağrı tedavisi

24 Virüs Enfeksiyonlarının Tedavisi Virüs enfeksiyonlarının tedavisinde de küçük RNA larla gen susturma stratejisi çok umut vericidir. Bugüne dek çok sayıda hem DNA, hem de RNA virüsleri hedef alınmıştır: EBV, HBV, HCV, HIV-1, HPV, İnfluenza A, Marburg, Parainfluenza, Poliovirus, Rotavirus, RSV, SARS, veziküler stomatit virüsü (VSV), Ayak ve Ağız Hastalığı Virüsü (foot and- mouth disease virus FMDV-), ve Batı Nil Virüsü

25 sirna ve Diğer Gen Tedavilerindeki En Önemli Üç Sorun Nedir? 1-? 2-? 3-?

26 sirna ve Diğer Gen Tedavilerindeki En Önemli Üç Sorun 1- Aktarım 2- Aktarım 3- Aktarım («Gene delivery»)

27 DNA; sirna Parçalanma Sitoplazma Çekirdek

28 sirna vektörleri Viral vektörler? Lipozomlar: Katyonik lipitler (Lipopleks), nötral lipit kombinasyonları Polimerler: Katyonik Polimerler (Polietilenimin) Dendrimerler: Çok dallanan küresel yapıda makromoleküller; üzerlerine artı yüklü gruplar ekleniyor Gönderilmesi istenen hücreye özgül reseptörler, antikorlar

29 Polietilenimin ile kaplanmış manyetik demiroksit nanoparçacıkları

30 ph a Duyarlı Taşıyıcılar

31 Sıcaklığa Duyarlı Taşıyıcılar Elastin benzeri polipeptit: Val-Pro-Gly- Xaa-Gly (Xaa prolin dışında herhangibir amino asit) Methoxy PEG-co-poly(e -caprolactone) (mpeg-pcl) Sıcaklık değişmesi ile şekil değiştirerek bağlamış olduğu DNA, sirna yı serbest bırakıyorlar.

32 ph a Bağlı Biyolojik Zarları Eriten Taşıyıcılar ph 7,4 de daha hidrofilik iken ph 5,8-6,6 aralığında proton alarak daha hidrofobik hale gelir ve zara katılarak parçalanmasını sağlar

33 Antiviral Tedavi Çalışmaları Hepatit B ile enfekte hücre kültürleri ve farelerde yapılan bir çalışmada sirna ile HBs antijeninde %85, HBc antijeninde %99 azalma sağlanmıştır. Fareler üzerinde yapılan bir başka çalışmada RSV ve Parainfluenza virüs enfeksiyonları, burun içerisine püskürtülen sirna lar ile engellenebilmiştir

34 Food We Eat Might Control Our Genes Scientists find rice microrna inside human cells

35 µrna - Hedef Gen İlişkileri Microarray ile Araştırmalar

36