Enzymer fra farlige bakterier bliver til vigtige værktøjer til proteinkemi

Philipp Ochtrop fra Umeå Universitet har arbejdet på et projekt, der skal gøre de to enzymer AnkX og Lem3 fra den sygdomsfremkaldende bakterie Legionella pneumophila til et værdifuldt værktøj til kemisk modifikation af proteiner. Denne nye tilgang til proteinfunktionalisering kan gøre det muligt for forskere at undersøge proteinfunktion og udvikle nye lægemidler mod livstruende sygdomme.

Den nye teknik, som er beskrevet i doktorafhandlingen af ​​Philipp Ochtrop, er baseret på en enzymatisk reaktion kaldet fosfokolinering. Fosfokolineringen katalyseres af proteinet AnkX, som bruger et lille organisk molekyle kaldet CDP-cholin til at overføre en phosphocholingruppe til værtscelleproteiner og derved manipulere dens funktion. Fosfokolineringen er en del af flere specifikke kemiske reaktioner, der bruges af Legionella pneumophila til at overhale en værtscelle efter infektion og gøre den til et egnet miljø for dens formering. Disse hændelser fører følgelig til udbrud af alvorlig lungebetændelse.

"Det interessante ved kemien af ​​intracellulære bakterier er, at den er så anderledes i forhold til menneskelige cellers kemi. Dette er en unik chance for at bruge enzymer fra bakterier i biokemi, cellebiologi og bioteknologi uden at have overlappende reaktivitet med menneskelige cellers enzymer, " siger vejleder Christian Hedberg.

Ideen til at bruge AnkX til mærkning af proteiner opstod ved en tilfældighed under undersøgelser af, hvordan AnkX modificerer visse proteiner med phosphocholin. Eksperimenterne afslørede, at AnkX ikke brød sig specielt om den tredimensionelle struktur af dets målproteiner, men genkendte kun en kort aminosyresekvens i proteinet. Denne opdagelse førte til den konklusion, at ethvert protein kunne modificeres af AnkX, så længe den korrekte aminosyregenkendelsessekvens er tilføjet genetisk.

"I kombination med CDP-cholin-analoger, som vi fremstillede syntetisk, den udviklede strategi kan udnyttes til reversibelt at funktionalisere proteiner af interesse med en række nyttige kemiske og biofysiske håndtag", siger Philipp Ochtrop.

"En fremtidig potentiel medicinsk anvendelse af vores resultater kan være selektiv mærkning af antistoffer med specifikke lægemidler, som følgelig er rettet mod kræftceller og dræber dem. Denne tilgang ville være yderst gavnlig og reducere almindelige bivirkninger, der vises ved konventionel cancerterapi."

Philipp Ochtrop har udført sine studier i et tæt og yderst tværfagligt samarbejde med et team af forskere ledet af professor Aymelt Itzen fra det tekniske universitet i München.