Glycosylation: A tool for engineering protein based materials

Biyofilmler bakterilerin kendi ürettikleri ekstrasellüler matriks sayesinde birbirlerine yapışmalarıyla oluşturdukları bakteriyel topluluklardır. Biyofilm matiksini oluşturan ana bileşenlerden olan proteinler fiber oluşturma yetisine sahip olmalarının yanında malzeme olarak kullanılabilirliğini sağlayan özelliklere sahiptir. Bacillus subtilis biyofilminin temel protein bileşeni olan TasA, amiloid olmayan fiber oluşturabilen ve biyofilmin sertliğini sağlayan bir proteindir. Proteinlere kovalent bağ ile şeker grupları eklenen glikozilasyon, yaşamın her alanında gözlenebilen bir posttranslasyonel modifikasyondur. Campylobacter jejuni glikozilasyon sistemi bakterilerde keşfedilen ilk N-bağlı glikozilasyon olmak ile birlikte üzerinde en çok araştırma yapılan sistemdir. C. jejuni glikozilasyonu adezyon, proteaz kormuası ve termal stabiliteyi de içeren çeşitli bir görev listesine sahiptir. Glikozilasyon, biyofilm proteinlerinin malzeme olarak kullanılmak üzere geliştirilirken onlara benzersiz özellikler kazandırmada kullanılabilecek bir araç haline getirilebilir. Bu amaçla, glikozilasyonun doğal halinde glikozile olmayan proteinlerin yapısı üzerindeki etkilerini gözlemlemek için alkalin fosfataz (ALP) enzimi farklı yerlerinden glikozile edilmiştir. Beklenmeyen bir şekilde C-terminalinden glikozile edilen ALP fosfataz aktivitesi testinde daha yüksek aktivite göstermiştir. Sonrasında, TasA proteini C- terminalinden glikozile edilmiştir. Glikozilasyonun in vitro TasA fibrilasyonu üzerinde anlamlı bir etkisi olmamıştır. Dairesel dikroizm spektroskopi verilerinden elde edilen ikincil yapı analizi, glikozilasyonun antiparalel beta levhalardan sarmallara geçişe neden olduğunu göstermiştir. Kuvars kristal mikrobalans deneyleri glikozile TasA proteininin altın üzerinde daha yüksek yapışkanlığa sahip olduğunu göstermiştir. Hücre yapışkanı olarak kullanılması ihtimalinin irdelenmesi için polistren hücre kültürü plakalarının yüzeyini kaplaması taramalı elektron mikroskopu ile görüntülenmiştir. Sonuç olarak glikozilasyon ilk defa protein tabanlı malzeme geliştirme amacıyla kullanılmıştır.