Canbolat GÜRSES Genetik ve Nanobiyoteknoloji
University of Liverpool’da yapılan ve Nanoscale‘da yayımlanan yeni bir araştırmada, karbondioksiti fotosentez yoluyla şekere çevirebilme yeteneği olan bir bakterideki protein makinelerinin yapısal ve malzeme özellikleri gözler önüne serildi.
Yeşil bitkilere gibi oksijen ve enerjiyi fotosentezle üretebilen siyanobakteriler bakterilerin bir türü olmakla birlikte okyanuslar ve kaynak sularında en çok bulunan organizmalardır. Karboksizom adı verilen siyanobakterilere özgü iç makineler olan yapılar, karbondioksitin şekere dönüştürülmesini sağlayarak küresel biyokütle üretimi ve çevremiz üzerinde önemli etkilere sahiptir.
Nano boyutta polihedral yapıda olan karboksizomlar birkaç çeşit protein ve enzimden meydana gelmiştir. Şu ana kadar bu makinelerin nasıl yapıldığı ve karbon fiksasyonu aktivitesini gerçekleştirerek hayati organizasyonlarına nasıl devam ettikleri konularında çok az bilgiye sahiptik.
İleri mikroskobik tekniklerle birlikte biyokimyasal yaklaşım kullanılarak bu organizmaların yapısal ve mekanik özellikleri derinlemesine incelendi. Araştırmacılar ilk kez siyanobakterilerden aktif karboksizomu biyokimyasal olarak saflaştırıp onların karbon fiksasyon aktivitelerini ve protein içeriklerini karakterize ettiler. Daha sonra elektron mikroskobu ve atomik kütle mikroskobu kullanarak bu bakteriyel makinelerin morfolojilerini ve iç protein yapılarını görüntülediler.
Bundan başka, üç boyutlu yapıların iç mekanik özellikleri ilk kez belirlendi. Yapısal olarak polihedral virüslere benzemelerine rağmen karboksizomların çok daha yumuşak ve yapısal anlamda (bakterilerin oluşum dinamikleri ve düzenlenmeleriyle ilişkili olarak) esnekliğe sahip oldukları ortaya çıkmış oldu.
Bu nano yapılarla ilk kez iletişime geçtiklerini söyleyen araştırmacılar üniversitelerinde bulunan çok gelişmiş teknolojik aletler sayesinde bu yapıların kendi kendilerine nasıl organize olduklarını da anlamanın yanında karboksizomların yapısallığı ve fonksiyonelliği arasındaki ilişki hakkında yeni ipuçlarına ulaştılar.
Karboksizomların kendi kendilerine oluşabilirlik ve düzenlenebilirlik özellikleri onları yeni nano malzemelerin ve nano biyoreaktörlerin dizayn edilmesi yolunda nano boyutla uğraşan bilim insanları, sentetik biyologlar ve biyomühendisler için çok daha ilginç hale getiriyor.
Araştırmacılar uzun dönemde bir sonraki aşama olarak, biyolojiden esinlenilerek yapılan makinelerin daha iyi tasarlanması ve gelişmiş mühendislik uygulamalarıyla donatılması konularında çalışmalarına devam ediyorlar.
