Rön om aquaporin kange oss nya läkemedel
Alla levande organismer är beroende av ett jämt tryck i sina celler. Det upprätthålls genom att vatten transporteras in och ut genom cellmembranet. Vattnet ”stängs av” och ”slås på” av membranprotein som fungerar som vattenkanaler och kallas aquaporin. I ett nytt nummer av Nature beskriver professor Per Kjellbom och docent Urban Johanson, växtbiokemister vid Lunds universitet, hur detta går till. Upptäckten är inte bara ett grundvetenskapligt genombrott. Den kan också bana väg för en ny typ läkemedel och för nya kosmetiska produkter; en patentansökan är redan inlämnad.
Peter Agre upptäckte det första aquaporinet 1992 i röda blodkroppar och belönades för detta 2003 med nobelpriset. Sedan dess har 13 varianter av aquaporin upptäckts hos djur och människa och 35 hos växter. Det finns tusentals sådana aquaporiner i varje cellmembran. Aquaporiner innehåller en kanal som är så smal att bara en enda vattenmolekyl kan passera åt gången. Men trafiken kan vara livlig. På en sekund kan flera miljarder vattenmolekyler passera genom en kanal. I vilken riktning vattnet passerar är beroende av det osmostiska trycket. Vattnet strävar i riktning från en låg till en hög koncentration av salt och näringsämnen. Men kanalen är inte alltid öppen. Hur den öppnas och stängs har nu lundaforskarna upptäckt. Det har skett i samarbete med en grupp vid Chalmers under ledning av Richard Neutze och med Emad Tajkhorshid vid University of Illinois.
– Vi använder oss av jästsvampar för att producera aquaporiner, säger Per Kjellbom. Med vår metod kan vi renframställa tillräckligt mycket aquaporin för att få fram de kristaller som behövs för våra analyser. Det visade sig att med den teknik vi använde för att kristallisera aquaporiner befann sig aquaporinmolekylerna i stängt läge. Tidigare har det bara varit möjligt att framställa öppna aquaporiner. Det gav oss chansen att jämföra öppet och stängt aquaporin och förstå hur öppning och stängning går till på molekylär nivå.
Trots att det finns olika varianter av aquaporin är de alla snarlika och med i stort sett samma verkningssätt. De finns i alla levande organismer från bakterier till växter, djur och människor och har inte ändrat sig så mycket under evolutionens gång. Användningen av regleringsmekanismen har därför patenterats, och med hjälp av universitetets organisation för affärsutveckling, LU Innovation, håller forskarna på att bilda ett bolag. Universitetets holdingbolag LUAB kommer att bli delägare i detta bolag. Bolaget skall ta fram växter som är resistenta mot torka och designa nya läkemedel. Per Kjellbom ger några exempel:
– Njurarna svarar för vattenbalansen i kroppen. Om man identifierar en kemisk förening som kan stänga aquaporinerna i njurarna kan denna utvecklas till ett nytt vattendrivande läkemedel. Likaså skulle föreningar som stabiliserar den stängda strukturen kunna användas vid cancerbehandling. Öppna aquaporiner är nödvändiga för att celler ska kunna röra sig och bilda nya blodkärl, något som tumörerna är mycket beroende av för sin tillväxt. Genom att stänga aquaporiner förhindras tumörtillväxt och metastasering. Det finns också en rad genetiskt nedärvda sjukdomar som stör vattenbalansen i kroppen.
Vattenbalansen i huden är beroende av aquaporiner, ett faktum som både utnyttjas i läkemedel och i kosmetiska produkter. Det kan röra sig om antiperspiranter och vattenbevarande hudkrämer som ska motverka hudens åldrande.
För mer information: professor Per Kjellbom nås på tel 046 222 41 95 eller 070 280 94 06. Artikeln i Nature är f n utlagd on-line och heter Structural mechanism of plant aquaporin gating. Författarna är Susanna Törnroth-Horsefield, Yi Wang, Kristina Hedfalk, Urban Johanson, Maria Karlsson, Emad Tajkhorshid, Richard Neutze och Per Kjellbom.
