Canbolat GÜRSES Genetik ve Nanobiyoteknoloji
Alman bilim insanları karaciğer hücrelerindeki sülfit oksidaz enziminin bir analoğu olan molibden trioksit nanopartiküllerinin sülfiti sülfata yükseltgediğini keşfettiler. Fonksiyonelleşmiş molibden trioksit nanopartikülleri hücresel membranı geçebilir ve sülfit oksidaz aktivitesini geri kazandıkları mitokondride toplanabilir.
Sülfit oksidaz, protein ve lipid metabolizmaları boyunca sülfitin sülfata oksidasyonunun katalizlendiği karaciğer ve böbreklerdeki hücrelerin mitokondrilerinde yerleşmiş molibden içeren bir enzimdir. Bu yüzden, hücresel detoksifikasyon işlemlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Fonksiyonel sülfit oksidazın eksikliği nadirdir fakat eksikliği nörolojik bozukluklara, zeka geriliğine, fiziksel deformasyonlar kadar sonuçta prematüre ölümlere yol açan beynin bozunmasına neden olan ölümcül genetik hastalıklara sebeptir. Sülfit oksidaz yetersizliği için çeşitli beslenme veya ilaç tedavileri orta derecede başarıyla denenmektedir.
Molibden oksitin enzimlerin aktif bölgesine katılması gerçeği şu an incelenen yaklaşım için bir esin kaynağı olmaktadır. Araştırmacılar, bu çalışmanın molibden trioksit nanopartiküllerinin tedaviye yönelik bir uygulama için temel teşkil edeceğini ve böylece sülfit oksidaz yetersizliğine muamele etmek için yeni olasılıklar doğuracağını ummaktadırlar.
Düşük sülfit oksidaz seviyesi sağlıklı insanlar için bile sağlık problemlerine yol açabilir. Ek olarak, sülfitler üzüm suyu, kırmızı şarap veya kavanoz turşuları gibi yiyeceklerde koruyucu olarak kullanılmaktadır. Sülfit oksidazın düşük seviyelerine sahip insanlarda yorgunluk, astım, kan şekeri düşüklüğü veya baş ağrısı gibi semptomlar görülür.
Molibden oksit nanopartiküllerinin hareket durumu: (a) sülfit oksidaz yetersizliğine sahip karaciğer hücrelerine muamele; (b) membrana yakın bölgelerde birikmiş nanopartiküllerle mitokondrilerin direkt hedeflenmesi; (c) sülfitin hücre için tehlikesiz olan sülfata yükseltgenmesi
Alman bilim insanları bu çalışmalarıyla keşfedilmemiş alana girmiş oldular çünkü şu ana kadar enzimatik olarak aktif nanopartiküllerle ilgili sadece birkaç çalışma vardır. Aslında işin en ilginç yanı, bu basit inorganik nanopartiküllerin bir enzimatik aktiviteyi taklit edebilmeleridir. Aynı ekip ayrıca enzimatik olarak uyarılmış bir çürüme önleyici aktiviteye sahip vanadyum oksit nanotelinin, deniz mikroorganizmaları tarafından istila edilen gemileri etkili biçimde koruduğunu da keşfetti. Kimyanın uzun vadeli amaçlarından biri, doğal enzimlerin temel ve genel prensiplerini taklit eden yapay enzimler sentezlemektir. Sonuçta, her geçen gün artan kanıtlarla nanopartiküllerin enzim taklitleri gibi hareket edebileceği açığa çıkmaktadır. Bazı nanomalzemelerin enzim benzeri aktiviteler sergiledikleri belirlenmesine rağmen enzim kimyasını özel yapan şey, başka yarışılan reaksiyonların varlığında hücredeki transformasyonların katalizlenmesi olacaktır. Benzer koşullar altında ve oranlarda sürdürülen başka hücresel reaksiyonların uyumunu gerektireceğinden bu durumun başarılması gerçekten de zordur. Bu sebeple, yapay enzimler doğal enzimlerin reaksiyon mekanizmalarını kavratmaya yardımcı olmalarının yanında tedavi edici ajanlar olarak gelecekteki uygulamalar için de kullanışlıdırlar.
Aynı zamanda, molibden nanopartiküllerinin kullanımı birkaç fayda sağlayacaktır. Molibden oksit partikülleri oldukça ucuzdur ve genetik olarak üretilen enzimlerden çok daha stabildir. Yürütülen projenin bir sonraki ayağı, nanopartiküllerin enzim aktivitesinin canlı organizmalarda devam edip etmediğinin test edilmesi olacaktır.
