Sentetik bir renk paleti: Escherıchıa colı
Fotoğraf: Envato
Escherichia coli günümüzde en fazla bilinen ve araştırmalarda en yaygın olarak kullanılan bakteri türüdür desek sanırım abartmış olmayız. 1884 yılında mikrobiyolog ve pediyatri uzmanı Theodor Escherich çocukların bağırsaklarında yaşayan mikropları ve bunların sindirim ve hastalıktaki rollerini araştıran bir çalışma başlattı1.
Bu çalışmada Escherich, hızlı büyüyen bir bakteri türünü saflaştırdı ve buna Bacterium coli commune ismini verdi. İşte bu bakteri, bugün bildiğimiz adıyla Escherichia coli (kısaca E. coli) idi. E. coli’nin bu kadar tanınmasını ve laboratuvar araştırmalarında kullanımının yaygınlaşmasını sağlayan şey, onun kolayca bulunur oluşu ve laboratuvar ortamında kolayca büyütülebilmesiydi. Patojen (hastalık yapıcı) olmayan, herhangi bir besiyerinde hızlıca büyüyen E. coli suşları hemen hemen her insandan elde edilebiliyordu. Farklı üniversitelerin, araştırma enstitülerinin mikrobiyoloji eğitimi için oluşturdukları kültür koleksiyonlarının ayrılmaz bir parçası idi E. coli. Dolayısıyla 20. ve 21. yüzyılın model organizması olmasını da bu özelliklerine borçlu. Moleküler biyoloji ve genetik alanlarının önemli kilometretaşı bulguları, bu model organizmada yapılan deneylerle ortaya çıkarılmıştır. Bu bulgular, model organizma olarak E. coli’yi daha iyi anlamamıza olanak tanırken onu yaşam bilimlerinin yıldızı haline getirdi. Bugün ilaç olarak kullandığımız insülin, interlökin-2, insan interferon-beta proteini, eritropoietin, insan büyüme hormonu, pıhtılaşma faktörleri, taxol gibi proteinlerin çoğu E. coli’de üretilmektedir. E. coli biyoteknolojinin, rekombinant DNA teknolojilerinin, gen manipülasyonu teknolojilerinin hızlıca gelişmesiyle ortaya çıkan sentetik biyolojinin de model organizması olarak rolünü sürdürmektedir.
2005 yılında Cristopher Voigt ve ekibi E. coli hücrelerini ve sentetik biyoloji yöntemlerini kullanarak kırmızı ışıkla bazı genlerini ifade eden yeni bir bakteriyel sistem tasarlamayı başardı2. Bunun için, bakteri hücrelerine bir sensor kinaz proteini kodlayan geni aktardılar.
Normalde bitkilerde ve bazı bakterilerde protein yapıda fotoreseptörler bulunur. Bu fotoreseptörler ışık alıcı proteinler olarak işlev görürler ve bitkinin ya da bakterinin ışığa yöneliminde görev alırlar. E. coli’de ise bu mekanizma bulunmaz. Voigt ve ekibi bu mekanizmada görev alan bazı genleri aktararak bakterinin siyah beyaz kimyasal fotoğraflar oluşturmasını sağladı. O günden bugüne yaklaşık 12 yıl geçti. Gen manipülasyonu yöntemlerimiz gelişti. CRISPR-Cas9 gibi çoklu gen manipülasyonlarına daha kısa sürelerde olanak tanıyan teknolojilerin geliştirilmesi ve rutin kullanımları, Voigt ve ekibinin daha fazla sayıda sentetik geni bakteriye aktarmasına olanak sağladı3. Ekip, 18 gen, 14 promoter, 18 terminatör ve 4 plazmidden oluşan, toplamda 46.198 baz çiftinden oluşan sentetik DNA’yı bakteriye aktardı ve bakterinin kırmızı, yeşil ve mavi ışığı algılayıp ayırt etmesini sağladı. Üzerine kırmızı, yeşil ve mavi dalgaboyunda ışık düşürülen bakteri hücreleri, farklı sentetik enzimleri üretti ve bu enzimler farklı substratları parçalayarak kırmızı, yeşil ve mavi ışık düşürülen bölgelerde, kırmızı, yeşil ve mavi pigmentleri oluşturdu. Böylece bakteriler, üzerlerine düşen farklı renklerdeki ışık resimlerini besiyeri üzerine kopyalamış oldu.
1- https://elifesciences.org/articles/05826
2- Levskaya et al., Synthetic biology: Engineering Escherichia coli to see light, Nature 438, 441-442 (24 November 2005) | doi:10.1038/nature04405
3- Fernandez-Rodriguez et al., Engineering RGB color vision into Escherichia coli, Nature Chemical Biology 13, 706-708 (2017) doi:10.1038/nchembio.2390
YAZARIN DİĞER YAZILARI
- Deprem ve salgın hastalıklar 12 Şubat 2023 04:55
- Modern tarım uygulamaları ve yabani otların evrimi 11 Aralık 2022 01:40
- Evcil retroviral elemanlar retrovirüslere karşı 06 Kasım 2022 04:58
- Proto-hücrelerden sentetik amipsi hücrelere 25 Eylül 2022 04:20
- İnsanlığın sivrisinek ile dansı 04 Eylül 2022 03:23
- Hapşıran süngerler 14 Ağustos 2022 02:08
- Tüp bebek başarısızlığının arkasında yatan sebep, erken dönem DNA çoğalması hataları olabilir mi? 24 Temmuz 2022 04:08
- Yer değiştiren genetik elemanlar ve ahtapotun bilişsel yeteneklerinin evrimi 10 Temmuz 2022 03:58
- Evrimsel ilişkiler kara ölümün kaynağının Orta Asya olduğunu ortaya çıkardı 19 Haziran 2022 04:49
- HIV ilacı ile orta yaş hafıza kayıpları engellenebilecek mi? 29 Mayıs 2022 04:15
- Tekrarlayan idrar yolu enfeksiyonları ve mikrobiyom 08 Mayıs 2022 01:18
- Antik enzimlerin yeni çağı 24 Nisan 2022 00:07
YAZARLAR
A. Cihan Soylu
‘Boş tencere’ iktidarın neresinde?
Şebnem Korur Fincancı
Tehlike nedir?
Sultan Özer
Yeni anayasa tartışmaları, AKP’ye can suyu olur mu?
Hediye Levent
Erdoğan'ın Irak ziyaretinin 3 sebebi ve değişim rüzgarı!
Arif Nacaroğlu
Özgürlükçü Anayasa
Erkan Aydoğanoğlu
1 Mayıs ve sonrası
Mehmet Özyazanlar
Galatasaray kaparak, Fenerbahçe kaptırmayarak…
EVRENSEL EGE
Ege'den daha fazla haber, röportaj, mektup, analiz ve köşe yazısı...
