Bakteriyel mRNA'ya dairesel dokunuş! Hücre fabrikalarında protein üretimi 6 katına çıktı

Seul Ulusal Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nde Prof. Sang Woo Seo'nun öncülüğünde yürütülen bir araştırma, dairesel mRNA teknolojisi sayesinde mikroorganizmalarda protein üretiminin altı kat arttığını ortaya koydu. CRESEnT adı verilen bu sentetik biyoloji yöntemi, lineer mRNA'yı mikropların içinde halka formuna dönüştürerek mRNA'nın dayanıklılığını ve protein üretim kapasitesini eş zamanlı olarak yükseltiyor. Elde edilen sonuçlar, hem bilimsel hem de endüstriyel biyoteknoloji açısından kritik öneme sahip bir dönüm noktasına işaret ediyor.

Prof. Sang Woo Seo: 'CRESEnT ile mRNA stabilitesi ve verimlilik aynı anda yükseldi'

Prof. Sang Woo Seo ve ekibi, dairesel mRNA teknolojisini geliştirirken temel bir biyolojik soruna odaklandı: Bakteriyel mRNA'nın doğası gereği kısa ömürlü olması ve bu nedenle protein üretiminde verim kaybı yaşanması. Araştırmacılar, lineer mRNA'nın uçlarını birleştirerek halka şekline getirdi. Bu sayede, RNA'yı parçalayan enzimlerin mRNA'ya erişimi zorlaştı ve molekül hücre içinde daha uzun süre dayanabildi. CRESEnT adı verilen bu yaklaşım, protein üretimini 5,95 kat, hücredeki mRNA seviyesini ise 3,95 kat artırdı. Ayrıca, her bir mRNA molekülünden elde edilen protein miktarı da 1,51 kat yükseldi. Ekip, bu başarıyı sadece E. coli'de değil, Bacillus subtilis ve Corynebacterium glutamicum gibi farklı mikroorganizmalarda da doğruladı. Böylece, CRESEnT'in geniş bir endüstriyel yelpazede uygulanabilir olduğu kanıtlandı.

CRESEnT ile endüstriyel hücre fabrikalarında verimlilik rekoru

Modern biyoteknolojide mikroorganizmalar, biyoyakıtlar, ilaç hammaddeleri ve çevre dostu kimyasallar gibi birçok ürünün üretiminde "hücre fabrikası" olarak kullanılıyor. Ancak üretim verimliliği, hücrede yeterli miktarda enzim sentezlenmesine bağlı. Şimdiye dek gen ifadesini artırmak için promotörler ve ribozom bağlanma bölgeleri gibi unsurlar üzerinde oynama yapılırken, mRNA'nın kararsız yapısı önemli bir engel oluşturuyordu. Çünkü bakteriyel mRNA, uçlarında koruyucu yapılar bulunmadığı için RNaz enzimleri tarafından hızla parçalanıyor ve bu da üretimi sınırlandırıyordu. CRESEnT teknolojisiyle, mRNA'nın halka formuna dönüştürülmesi sayesinde hem stabilite hem de üretim kapasitesi katlanarak arttı. Araştırmacılar, sistemin farklı promotör ve ribozom bağlanma bölgeleriyle de uyumlu çalıştığını gösterdi. Ayrıca, CRESEnT büyük genler ve çeşitli protein türlerinin üretiminde de etkili oldu. Bu buluş, endüstriyel ölçekte protein ve metabolit üretiminin önünü açıyor.