‘Antivitaminler’ antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı kullanılabilir

Son yıllarda keşfedilen bazı bakteri türleri, kullanımda olan antibiyotiklere karşı direnç geliştirmesi nedeniyle bilim alanında endişeye neden oluyor. Bilim insanları, antivitaminler üzerinde sürdürdükleri bir araştırmada, vitaminleri taklit eden bu maddelerin antibiyotiklere bağışık hale gelen bakterilere karşı kullanılabileceğini keşfettiler.

Tessa Koumoundouros

Bakterilerin antibiyotiklere karşı direnç geliştirme konusundaki sıkıntı verici yeteneği, hızla büyüyen bir sağlık tehdidi yaratıyor. Bu yeteneğin kökenleri eskilere dayanır ve MRSA ve belsoğukluğu gibi hastalıkların dünya çapında her yıl yaklaşık 700.000 kişiyi öldürmesine neden olur. Ve bu ‘süper böcekler’ (ing. ‘superbug’) artık yunuslar gibi diğer hayvanlara da bulaşabiliyor.

ETKİLİ BİR ALTERNATİF SUNABİLİRLER

Bilim insanları, şimdi bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için ‘antivitaminler’ adıyla bilinen nadir moleküller aracılığıyla alternatif bir yol bulmuş olabileceklerini düşünüyorlar.

Geleneksel antibiyotikler, bakterilerin kendi genetik talimatlarını izlemelerini veya koruyucu hücre duvarları inşa etme yeteneklerini hedef alırlar; buna karşın, mikropların birbirlerinden ve çevrelerinden gen çalma becerisi sayesinde üst düzeyde uyum sağlama taktiklerinin bir adım önünde olmak için daha fazla seçeneğe ihtiyacımız var.

Bu nedenle, mikrobiyolog Fabian von Pappenheim ve meslektaşları, bakterilerin rakip bakterileri öldürmek için kullandığı taktikten esinlendi ve bakterilerin vitamin ihtiyacı üzerinde çalışarak, antibiyotik alternatifleri için yürütülen küresel arayışa katkıda bulunmaya karar verdiler.

Vitaminler, hücresel bileşenler ve doku parçaları oluşturmak ve hücresel süreçleri yürütmek için tüm canlılar açısından hayati bir önem taşırlar.

Antivitaminler, aynı moleküller olduklarını düşünmeleri için biyolojik sistemleri kandıracak kadar vitamin eşdeğerlerine benzerler ama onları büyük oranda hatalı ikameler haline getiren bir şekilde farklıdırlar; bu sayede, vitaminlerin gerçekleştirdiği işlevi engeller ve onları sindiren bakteriler için toksik (zehirli/ç.n.) hale gelirler.

BAKTERİLERİN SİSTEMİNİ KESİNTİYE UĞRATIYORLAR

Almanya’daki Göttingen Üniversitesi’nden Moleküler Enzimolog Kai Tittmann, “Antivitamindeki fazladan bir atom, karmaşık bir dişli sisteminin ince ayarlanmış mekaniğini bloke eden bir kum tanesi gibi davranır” diyor.

Şimdiye dek, doğal yollarla oluşan yalnızca üç antivitamin tanımlandı: Bunlar, B2 vitamini (riboflavin), ginkgotoksin (GT), B6 antivitamin (piridoksin) ve bazen B1 (tiamin) ile karıştırılabilen 2’-metoksi-tiamin (Mth) ile çalışan roseoflavin’dir (RoF).

Araştırmacılar, B1 antivitaminin MTh’nin bir toksin olarak nasıl çalıştığını görmek amacıyla, E. coli ve insan enzimleri üzerinde protein kristalografisi* kullandılar.

Bilim insanları, molekülün metil (CH3) kısmının, daha büyük olan ve B1’in çoğu zaman yer aldığı metabolik reaksiyonları bozan bir metoksi grubu (O-CH3) ile değiştirildiğini keşfettiler.

Molekülün geri kalanından protein glutamatını** koparır, bu da glutamatların birbirine yapışmasına yol açar ve reaksiyonlara katılmalarını engeller.

Araştırma ekibi, bilgisayar simülasyonları kullanarak, aynı zamanda eşdeğer insan proteinlerinin sahte vitaminden etkilenmediğini keşfetti.

İNSANLARA ZARAR VERMİYOR

Max Planck Enstitüsü’nden kimyager Bert de Groot, “İnsan proteinleri antivitamine ya hiç bağlanmıyor ya da ‘zehirlenmeyecek’ bir şekilde bağlanıyor” diyor.

Bu, en azından MTh antivitamininin, büyük ihtimalle insan sistemlerini bozulmamış şekilde bırakırken, bakterilerdeki ilgili vitaminlerin kritik işlevlerini bozmak amacıyla kullanılabileceği anlamına geliyor.

Araştırma ekibi, makalelerinde, “Doğa, yalnızca bir ek atomda farklılık gösteren ve yapısal açıdan benzer olan bileşikler arasında etkili bir şekilde ayrım yapabilen enzim sistemleri geliştirmiştir” diyor.

Bilim insanları, “Bu noktada, bakterilerin MTh’ye karşı direnç geliştirip geliştirmediklerini ve hangi mekanizmaları geliştirebileceğini ön görmek güç” diyorlar.

Bu bulgu, antibiyotikleri değiştirmeye yakın bir noktaya ulaşmadan önce hâlâ çözülmesi gereken birçok meseleden yalnızca biri olsa bile, bu çalışma bize patojen bakterilere karşı sürekli biçimde değişen savaşımızda araştırmamız için başka bir seçenek sunuyor.

* Kristalografi, mineralojinin bir dalı olup, minerallerin şekillerini ve içyapılarını inceler. X ışınları ile yapılan yapı incelemelerinde, atom veya moleküllerin, üç boyutlu olarak dizilimleri incelenir. (ç.n.)

**Glutamat, glutamik asidin anyonudur ve sinirbilimde ‘nörotransmitter’ olarak görev alır; bir sinir hücresinin başka hücrelere sinyal olarak gönderdiği kimyasallardan biridir. (ç.n.)

Araştırmanın ayrıntıları Nature Chemical Biology dergisinde yayınlandı. Kaynak: https://www.sciencealert.com/antivitamins-show-promise-in-tackling-our-growing-superbug-problem 

(Çeviren: Tarkan Tufan)