Biyoteknoloji İçin Mikrobiyoloji 1

Mikrobiyal Biyoteknoloji: Amaç, Teknikler ve Örnekler Mikroorganizmalar, kültüre edilmiş olsunlar ya da yalnızca DNA örnekleri ile doğada temsil edilsinler, mikrobiyal biyoteknolojinin doğal kaynağını temsil etmektedirler. Çok sayıda prokaryotik organizmanın ve fungusun genomları bütünü ile dizilenmiştir ve genlerin pek çoğunun fonksiyonu tanımlanmıştır. Yeni dizilenen prokaryotik genomların açık okuma kalıplarının dizileri, daha önceden analizi gerçekleştirilen diziler ile karşılaştırılmak suretiyle genlerin fonksiyonları %60’a yakın oranda tanımlanabilir.

İNSAN TERAPÖTİKLERİ Heterolog Proteinlerin Üretimi Genetik mühendisliğinin en önemli ve birincil etkilerden biri insan genleri tarafından kodlanan proteinlerin bakterilerde büyük miktarda üretimidir. 1982 yılında , Escherichia coli içine aktarılan plazmidde insan insülin genleri tarafından ifade edilen insülin, insanlarda klinik kullanımı onaylanan ve genetik olarak düzenlenen ilk terapötik ajandır. Diyabet tedavisinde yaygın olarak kullanılan bakteriyal insülini yapısı ve klinik etkileri bakımından doğal insülinden ayırmak zordur.

İNSAN TERAPÖTİKLERİ Heterolog Proteinlerin Üretimi Hipofiz bezi tarafından doğal olarak üretilen İnsan büyüme hormonu (hGH), bu şekilde üretilen ikinci üründür. hGH’nin çocuklarda yetersiz salgılanması, cüceliğin ortaya çıkmasına neden olmaktadır.

İNSAN TERAPÖTİKLERİ Heterolog Proteinlerin Üretimi Rekombinant DNA teknolojisinin ortaya çıkışından önce hGH, çocuk kadavralarından alınan hipofizler kullanılarak hazırlanmaktaydı. Bu yöntem pahalı bir yöntem olmasının yanı sıra elde edilen hormon miktarı oldukça sınırlıydı. Ayrıca, marketten geri çekilmelerine yol açan tehlikeler de içerme ihtimalleri olmaktaydı. Hipofiz hGH’sinin enjekte edildiği bazı hastalarda slow-virüs kontaminasyonu sonucu demans ve ölüm ile sonuçlanan Jakob–Creutzfeldt sendromu ortaya çıkmıştır. hGH, genetik olarak düzenlenmiş E. coli kullanıldığında daha çok miktarda ve nispeten daha düşük maliyetle üretilmesinin yanı sıra, bu tür kontaminasyonlardan da ari olmaktadır.

Heterolog Proteinlerin Üretimi Fibrin birikiminin parçalanmasında rol sahibi, proteolitik bir enzim (bir serin proteaz) olan İnsan doku plazminojen aktivatörü (tPA) rekombinant DNA teknolojisi sonucu çok miktarda üretilebilen bir diğer terapötik ajandır. tPA, Fibrin pıhtısı üzerinde bir başka serin proteazı, plazminojeni oluşturmak üzere tek bir peptid bağına bağlanır ve bu plazmin pıhtıyı parçalar. tPA, bu pıhtı parçalayıcı özelliği nedeniyle, Akut miyokard infarktüsü (arteryel tıkanma nedeniyle kalp kası hasarı) olan hastaların tedavisinde hayat kurtarıcı bir ilaç olarak görev yapmaktadır.

Heterolog Proteinlerin Üretimi Rekombinant insan insülini ve hGH, genetik mühendisliği kullanılarak değiştirilmiş mikroorganizmalar aracılığı ile insan proteinlerinin üretiminin ne denli etkili ve güvenli olduğunun örneklerini sunmaktadır. Bakteri ve funguslarda ifade edilen rekombinant insan gen ürünlerinin sayısı gün geçtikçe artmaktadır.

DNA AŞILARI 1990'ların başında, araştırıcıların dikkati oldukça çok sayıda avantaj sağlayan DNA aşıları üzerinde toplanmaya başlamıştır. DNA aşıları genetik olarak düzenlenmiş plazmidlerin E. coli hücrelerinde çok sayıda üretilmesi esasına dayanır. DNA plazmid aşılarının en belirgin avantajları; enfeksiyöz olmayışları, replike olmamaları ve yalnızca istenilen proteini (proteinleri) üretmeleridir.

İLAÇ KAYNAĞI OLARAK SEKONDER METABOLİTLER Mikroorganizmalar çok sayıda küçük molekül ağırlıklı maddeler üretirler ve bunlar genel olarak “sekonder metabolitler” olarak adlandırılır. Yeni ve doğal biyoaktif moleküllerin keşfi için “araştırmalar” sürdürülmektedir. Bu araştırmalar, çeşitli aktiviteleri bakımından bu maddelerin test edilmesini içermektedir. Pek çok organizmanın ürettiği yüzlerce hatta binlerce sekonder metabolit biyolojik aktiviteleri bakımından incelenmiş ve antibakteriyal, antifungal ajanlar, antikanser ilacı, immunosuppressant, herbisit olarak kullanım açısından kullanım niteliklerine sahip olmadıkları belirlenmiştir.

İLAÇ KAYNAĞI OLARAK SEKONDER METABOLİTLER Genetik olarak düzenlenmiş mikroorganizmalar, bu tür maddeleri büyük miktarlarda üretme özelliğine sahiptirler. Bunlar arasında antibiyotikler insan tedavisinde kullanılan en önemli araçlar olarak değerlendirilmelerinin yanı sıra bakteriler, funguslar ve protozoalara karşı seçici etkilerinin araştırılması için en çok para harcanan sekonder metabolitlerdir.