Bakterieblåsor ger bättre proteinstudier
Små vätskeblåsor från bakterier gör det möjligt att undersöka proteiner i sin naturliga miljö. Det är viktigt eftersom struktur och funktion hos många proteiner påverkas av omgivande molekyler. Med vanliga studier av isolerade proteiner går denna information förlorad.
Forskare vid The Wallenberg Centre for Molecular and Translational Medicine på Göteborgs universitet har nu utvecklat en ny metod för att undersöka proteiner i sin naturliga miljö.
– Med vår nya metod kan vi nu få en djupare förståelse av bakteriers cellväggsproteiner. Eftersom många av dessa proteiner är inblandade i upptagning och resistens mot antibiotika, har vår forskning stor potential att leda till bättre insikter i dessa mekanismer och förmodligen hjälpa till att utveckla nya antibiotika, säger huvudförfattaren Björn Burmann vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet.
Proteiner påverkas av miljön som omger dem
Den tredimensionella strukturen hos proteiner bestämmer deras funktion, och påverkas direkt av den omgivande miljön. I ett naturligt sammanhang är proteiner i cellen ständigt i kontakt med en stor mängd andra molekyler, till exempel salter, kolhydrater, lipider (fettmolekyler) och andra proteiner.
Hittills har forskarna varit tvungna att ta ut proteinerna och isolera dem från deras naturliga miljö för att kunna studera dem med strukturbiologiska verktyg, till exempel kärnmagnetisk resonans (NMR). Under denna reningsprocess avlägsnas viktiga molekyler, som normalt samverkar med proteinerna i den levande cellen.
Men med den nya metoden är det möjligt att få ut proteinet tillsammans med tillräckligt mycket av de omgivande molekylerna så att proteinet kan studeras i sin naturliga omgivning.
Hittat metod att undersöka i naturlig miljö
Forskaren Björn Burmann och kollegan Johannes Thoma använder i sin metod så kallade bakteriella yttre membranvesiklar, OMV, för att kunna undersöka proteiner i sin naturliga miljö.
En vesikel är inom cellbiologin en liten vätskeblåsa som avgränsas av ett membran. I celler utgör vesikler avgränsade så kallade organeller, med speciella funktioner. Vesikelns membran har likheter med cellmembranet, och består huvudsakligen av ett dubbelskikt av fosfolipider.
Yttre membranvisklar, OMV (outer membrane vesicles), är små blåsor i nanostorlek som utsöndras från bakterier. De kan innehålla fler olika proteiner och andra ämnen.
Vesiklar produceras naturligt av bakterier och innehåller cellkomponenter omgivna av ett lipidmembran. Bakterierna kan genförändras för att producera stora mängder av ett specifikt protein och rikta detta protein till yttre membranvesiklar, som då innehåller det specifika proteinet tillsammans med den naturliga cellmiljön.
– Vårt senaste arbete visar att dessa vesiklar innehåller tillräckligt mycket av det relevanta proteinet för att vi ska kunna undersöka dess strukturella egenskaper med biofysiska verktyg som traditionellt används för att studera proteiner isolerat. Detta möjliggör att vi kan undersöka hur proteinet beter sig och samverkar i sin naturliga cellmiljö, säger Johannes Thoma, postdoktor vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet.
Vetenskaplig artikel:
High-Resolution In Situ NMR Spectroscopy of Bacterial Envelope Proteins in Outer Membrane Vesicles. Biochemistry
Kontakt:
Björn Marcus Burmann, biträdande universitetslektor vid institutionen för kemi och molekylärbiologi och The Wallenberg Centre for Molecular and Translational Medicine, Göteborgs universitet. bjorn.marcus.burmann@gu.se
