Çin‘deki Jining Tıp Üniversitesi’nden liderliğini Dr. Lei Zhang’in yaptığı bir araştırmacı ekibi, ortama dağılmış (metagenomik) DNA verilerinden biyosentez bilgisini geri kazanabilen pratik bir yöntem geliştirdi ve bu yöntemle potansiyeli antibakteriyel ya da kanser karşıtı olan doğal ürün adaylarını belirleyip önceliklendirdi. Araştırmacılar, laboratuvar ortamında kültüre edilemeyen mikroorganizmalardan elde edilen kırık gen kümelerini rehber kullanarak yeniden inşa etti ve seçtikleri bileşikleri kimyasal olarak sentezleyerek biyolojik etkinliklerini test etti.
Mikroorganizmalar, antibiyotikler ve kanser ilaçları gibi önemli ilaçlara dönüşen çok sayıda doğal ürün üretir. Bu doğal ürünlerin biyosentezi, “biyosentez gen kümeleri” (BGC) olarak adlandırılan ve belirli bir bileşiği üretmek için birlikte çalışan yan yana gen grupları tarafından kodlanır. Ancak ortamdaki mikroorganizmaların çoğu hâlâ laboratuvarlarda kültüre edilememekte ve metagenomik birleştirmelerden geri kazanılan BGC’ler sık sık kontigler olarak adlandırılan, üst üste binen DNA dizilerinin bir dizisi içinde parçalanmaktadır. Bu durum, tam biyosentez yollarının yeniden inşa edilmesini ve hangi kümelerin tıbbi açıdan faydalı bileşikler üretme olasılığının daha yüksek olduğunu belirlemeyi zorlaştırmaktadır.
Bilinen kümeler yol gösterici olarak kullanıldı
Araştırmacılar, kırık metagenomik verilerden biyosentez bilgisini geri kazanmak için yeni yöntemlerini geliştirirken, ürünleri deneysel olarak zaten karakterize edilmiş olan biyosentez gen kümelerini referans “haritaları” olarak kullandı. Büyük metagenomik veri setlerinde bu kümelerle ilgili parçaları taradı.
Bu parçalar kırık olduğunda, eksik yolu yeniden inşa etmeye ve olası molekül tiplerini tiêne etmeye yardımcı olmak için bilinen kümeleri yol gösterici olarak kullandı. Ardından seçtikleri tahmin edilen bileşikleri kimyasal olarak sentezledi ve biyolojik etkinliklerini test etti. “Metagenomik veri madenciliğini deneysel doğrulama ile birleştirdik,” dedi araştırmanın corresponding (katılımcı) yazarı Dr. Zhang.
Kanser hücre hatlarında altı bileşik test edildi
Araştırmacılar, kırık metagenomik verilerin, her parçanın ayrı ayrı analiz edilmesi durumunda kaçırılacak değerli biyosentez bilgisini içerebileceğini buldu. Bilinen biyosentez gen kümelerini yol gösterici olarak kullanarak aday yolları bir araya getirebildi ve potansiyel biyoaktif ürünleri belirleyebildi.
“Önemlisi, hesaplama ötesine geçtik. Altı aday bileşik kimyasal olarak sentezledik ve yedi kanser hücre hatında test ettik. Bileşikler sitotoksik etkinlikte farklı örüntüler gösterdi; D ve E numaralı bileşikler en dikkat çeken etkinliği ve kanser hücre hatları arasında belirgin farkları ortaya koydu,” dedi Dr. Zhang.
Tahminlerin deneysel doğrulamaya ihtiyacı var
Bu çalışmanın temel önemi, eksik veya kırık BGC’leri test edilebilir doğal ürün hipotezlerine dönüştüren bir yol sunmasıdır. Kısmi BGC’ler kullanılamaz olarak görülmek yerine, yeniden inşa için deneysel olarak karakterize edilmiş BGC’ler rehber olarak kullanılmakta ve deney kaynakları daha güçlü bir temele sahip adaylara yönlendirilmektedir.
Bir yandan çalışma, hesaplama yoluyla yapılan yeniden inşanın ve ürün tahmininin önceliklendirme adımları olduğunu açıkça ortaya koymaktadır: Kimyasal yapılar, biyolojik etkinlikler ve terapötik değer hâlâ uygun deneylerle belirlenmelidir.
“Kırık metagenomik veriler yalnızca eksik veya kullanılamaz olarak görülmemelidir. Çalışmamız, bilinen biyosentez yollarını yol gösterici olarak kullanarak gizli biyosentez bilgisini geri kazanabileceğimizi, umut vad eden doğal ürün adaylarını önceliklendirebileceğimiz ve bunları hesaplama tahmininden deneysel teste taşıyabileceğimizi gösteriyor. Bu, laboratuvarlarda kültüre edilemeyen mikroorganizmaların devasa kimyasal potansiyelini keşfetmek için pratik bir yol sağlıyor.”
Dr. Lei Zhang, çalışmanın katılımcı yazarı, Jining Tıp Üniversitesi
Dr. Zhang, çalışmaların merkezinde hesaplama yoluyla yapılan keşif ile deneysel doğrulamanın birleştirilmesini gösterdi. “İş akışı, yeniden inşa için adayları, ürün tahminini, kimyasal sentezi ve biyolojik testi belirler; bu altı bileşiğin yedi kanser hücre hatında değerlendirilmesiyle gösterildi. Biyomekanizmaları, etkinlik profilleri ve terapötik potansiyellerlerini doğrulamak için ayrıca hem de tahmin edilen ürünlerin karşılık gelen mikroorganizmalar tarafından doğal olarak üretileüp üretmediklerini araştırmak üzere daha deneylere ihtiyaç vardır,” dedi.
Araştırma, American Society for Microbiology’nin yayımladığı Microbiology Spectrum dergisinde “GCF-anchored and target-oriented mining of metagenomic BGC space for bioactive product discovery” başlığıyla 2026 yılında yayımlandı. Çalışmanın tam metni DOI: 10.1128/spectrum.01098-26 numaralı dijital nesne tanımlayıcısı üzerinden erişilebilir.
İlk yorumu siz yazın
Fikrinizi bir kaynak, soru veya yapıcı karşı görüşle geliştirin.