Forskere tuner ind på proteinpar:Holdet kvantificerer, hvordan mutationer påvirker cellesignalerende bakterier

Forskere ved University of California San Diego har udviklet en måde at måle, hvordan mutationer i et par proteiner påvirker cellesignalering i bakterier. Metoden kan hjælpe med at identificere mutationer, der gør bakterier resistente over for antibiotika eller andre behandlinger, og kan også bruges til at designe nye lægemidler, der er målrettet mod specifikke proteinpar.

"Vi er interesserede i at forstå, hvordan mutationer i proteiner kan påvirke den måde, celler kommunikerer med hinanden på," sagde Jeff Hasty, professor i bioteknik ved UC San Diego og seniorforfatter af undersøgelsen, offentliggjort 10. november i tidsskriftet Molecular Systems Biologi. "Dette er vigtigt, fordi det kan hjælpe os med at forstå, hvordan mutationer bidrager til sygdom, såsom kræft, og hvordan man udvikler nye terapier til at målrette mod disse mutationer."

I undersøgelsen fokuserede Hasty og hans team på et par proteiner kaldet LuxR og LuxI, som er involveret i cellesignalering i bakterien Vibrio fischeri. V. fischeri er en selvlysende bakterie, der lever i lysorganerne hos visse fisk og blæksprutter. Når V. fischeri-celler udsættes for et bestemt kemikalie, interagerer LuxR og LuxI for at aktivere et gen, der producerer luciferase, et enzym, der udsender lys.

Forskerne brugte en teknik kaldet fluorescensresonansenergioverførsel (FRET) til at måle interaktionen mellem LuxR og LuxI. FRET er en proces, hvor energi overføres fra et fluorescerende molekyle til et andet. Forskerne knyttede et fluorescerende molekyle til LuxR og et andet til LuxI og brugte derefter et mikroskop til at måle mængden af ​​energioverførsel mellem de to molekyler.

Forskerne fandt ud af, at mutationer i enten LuxR eller LuxI kunne påvirke interaktionen mellem de to proteiner, og at styrken af ​​interaktionen var korreleret med niveauet af lysproduktion. Dette tyder på, at mutationer, der interfererer med interaktionen mellem LuxR og LuxI, kunne gøre V. fischeri-celler mindre lydhøre over for det kemiske signal, der udløser lysproduktion.

Forskerne fandt også ud af, at mutationer i LuxR og LuxI kunne have forskellige virkninger afhængigt af den kontekst, de opstod i. For eksempel havde en mutation, der interfererede med interaktionen mellem LuxR og LuxI i en stamme af V. fischeri, ikke den samme effekt i en anden stamme. Dette tyder på, at virkningerne af mutationer kan være kontekstafhængige, og at det er vigtigt at overveje det specifikke miljø, hvori en mutation opstår, når dens virkninger fortolkes.

"Vores undersøgelse giver en måde at måle effekten af ​​mutationer på proteininteraktioner på en kvantitativ måde," sagde Hasty. "Denne information kan hjælpe os med at forstå, hvordan mutationer bidrager til sygdom, og hvordan man designer nye terapier til at målrette mod disse mutationer."

Ud over Hasty var undersøgelsen også medforfatter af UC San Diego kandidatstuderende Alexander Wong og postdoc-forsker Michael Harrington. Undersøgelsen blev støttet af National Institutes of Health.