Designing Novel Antibacterials: Application of Omics Science

Abstract

ÖzetAntibiyotikler, zararlı bakteriyel patojenleri yok ederek ya da inaktif hale getirerek etki gösteren ajanlardır. Günümüzde antibiyotiklerin tasarlanmasında genom bilimi, proteom bilimi, metabolom bilimi ve interaktom bilimi gibi "om" bilimlerinden (ya da "omik" bilimlerden) büyük ölçüde yararlanılmaktadır. Bu derlemede bu bilimlerin basitten karmaşığa giden farklı yönle-ri tartışılmaktadır. Piramidin en altındaki basit dizi analizinden üst kısmındaki karmaşık -yapısal, fonksiyonel ve interaksiyonelanalizlerin tümü, omik bilimlerin kapsamına girmektedir. Dizi karşılaştırması, bakterilerdeki ilaç direncine ilişkin yeni bilgiler sunabilmesi nedeniyle, yeni antibiyotik geliştirilmesinde son derece önemlidir. Öte yandan, konak proteininin dizilenmesi, etkili antibiyotiklerin sentetik olarak üretilmesine olanak tanıyabilir. Günümüzde bilgisayar destekli bağlanma teknikleri kullanıldığı yapıya dayalı molekül tasarımı, ilaç tasarım süreçlerinde geniş ölçüde kabul gören rutin bir işlem haline gelmiştir. Ayrıca, mikroçip ekspresyonu, protein-protein etkileşimli essey yöntemle-riyle elde edilen yeni ve yüksek verimli veriler, çok daha fazla ilaç hedefinin keşfi için yeni ufuklar açmaktadır. Konak-patojen etkileşimini sistemler düzeyinde anlamak için gösterilen yoğun çabalar, tüberküloza ve benzer pek çok karmaşık hastalığa kar-şı etkili antibiyotiklerin tasarlanması sürecini hızlandırmıştır. Özetle, bu derlemede omik bilimlerin, yeni antibiyotiklerin keşfi alanındaki paradigmayı, gittikçe artan bir biçimde nasıl değiş-tirdiğine ilişkin çeşitli örnekler sunulmaktadır. Omik yaklaşım, önümüzdeki dönemde bu süreci daha da hızlandıracak ve antibiyotiklerin maliyetini daha da düşürecektir. AbstractAntibacterials are agents that act against pernicious bacterial pathogens by killing or inactivating them. At present, designing antibacterials have been assisted greatly by omics sciences-genomics, proteomics, metabolomics and interactomics. This review discusses different aspects of the omics sciences in simple to complex hierarchies. From the simplest of sequence analysis to more complex on the pyramid -structural, functional and interactional analysis-all comprises the grand ambit of omics science. Sequence comparison can reveal novel information about drug resistance in the bacteria and thus can be of momentous significance for designing improved antibacterials. On the other hand, sequence characterization of the host protein can lead to production of effective antibiotic synthetically. Nowadays, structure based molecular designing, using computational docking techniques, has become a widely accepted routine work in drug designing processes. Moreover, new high-throughput data from microarray expression, protein-protein interaction assay are opening up a new vista for detecting more and more drug targets. Extensive focus put on to understand host-pathogen interaction on systems level has greatly accelerated the process of designing effective antibacterials against tuberculosis and many such complex diseases. Summarizing, this ...