Designerproteiner giver ny viden om kroppens signalveje – Københavns Universitet

sund.ku.dk > Nyheder > NYHEDER 2014 > Designerproteiner give...

31. januar 2014

Designerproteiner giver ny viden om kroppens signalveje

MOLEKYLÆR OMMØBLERING

Forskere på Københavns Universitet kan ændre proteiners egenskaber radikalt ved at redesigne deres kemiske struktur. Ny grundforskning med udgangspunkt i designerproteiner belyser vigtige kommunikationsprocesser i kroppen. Den nye viden kan på sigt give lægemidler med færre bivirkninger. Resultaterne er netop publiceret i Nature Communications.

Proteiner spiller en fundamental rolle i næsten alle biologiske processer. De består af kæder, der er opbygget af op til 20 forskellige aminosyrer. Deres sammensætning, struktur og funktion kontrolleres af den genetiske kode. På Center for Biopharmaceuticals forsøger lyse hoveder at omskrive proteiners kernefunktion ved blandt andet at ændre i deres molekylære rygrad. Ved at kombinere biologiske og kemiske metoder kan forskere designe semi-syntetiske proteiner stort set uden hensyn til naturens begrænsninger:

Forskere på Københavns Universitet kan ændre proteiners egenskaber radikalt ved at redesigne deres kemiske struktur.

Forskere på Københavns Universitet kan ændre proteiners egenskaber radikalt ved at redesigne deres kemiske struktur.

– Proteiner kan reguleres til at udføre specifikke biokemiske opgaver. Vi har benyttet en teknologi, der tillader os at ændre i proteinets molekylære rygrad. På den måde har vi skabt 22 helt nye designerproteiner på basis af kendt materiale. Ved hjælp af avancerede kemisk-biologiske metoder har vi udført de bittesmå ændringer i rygraden på et af de hyppigst forekommende proteindomæner – en slags fast, selvstændigt modul, der indgår i mange proteiner. Vi har derefter undersøgt, hvordan designproteinerne binder til andre proteiner i kroppen – og på den måde analyseret det konkrete proteindomænes rolle i kroppens livsvigtige signalprocesser, siger postdoc Søren W. Pedersen.

Alle kroppens celler kommunikerer via receptorproteiner, som sidder i cellemembranen. Det aktiverer proteiner inden i cellen med specifik virkning til følge - på den måde udfører kroppen forskellige funktioner.

– Vores designerproteiner viser os præcist, hvor og hvordan en binding sker. Det giver en unik molekylær forståelse af proteindomænet og nogle centrale proteinbindinger i organismen. Designerproteiner binder fx til en række receptorer i kroppen – receptorbindinger som er vigtige mål for lægemidler til behandling af hjerneblødning, smerte og depression. De nye resultater gør, at vi på sigt kan designe lægemiddelstoffer, der binder både stærkere og mere præcist til konkrete steder i organismen.

De grundlæggende resultater er netop publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Fra tænd-sluk-kontakt til avanceret lysdæmper

Lægemidler virker som regel ved at binde sig til en bestemt receptor, der er involveret i en sygdomsproces – på den måde stopper man den skadelige funktion. Desværre medfører dén strategi ofte bivirkninger, fordi man ved samme lejlighed slukker for hensigtsmæssige funktioner. I de senere år er der derfor opstået stor interesse for en alternativ strategi, hvor lægemidlet ikke påvirker receptoren direkte, men i stedet ændrer de vekselvirkninger, som receptoren har med proteiner inden i cellen. I stedet for blot at tænde og slukke for receptorens funktion er målet at styre dele af receptorens effekter. Her kan designerproteiner spille en vigtig rolle:

– Evnen til at manipulere proteiner har ført til vigtige gennembrud i bioteknologi og biomedicin. Proteiner kan ofte ramme bestemte processer i cellerne med høj præcision – og på Center for Biopharmaceuticals kombinerer vi kemisk syntese og biologiske processer for at blive klogere på de molekylære vekselvirkninger der kan have betydning for biologiske lægemidler, siger professor Kristian Strømgaard.

Kontakt:

Kristian Strømgaard
Telefon: 35 33 61 14