Proteinstudie ger mer kunskap om cellandning
Proteinernas uppgift i cellmembranet är att omvandla energi till en form som alla celler i kroppen kan använda och hos människor görs det genom cellandningen. Trots att processen är livsviktig vet man inte i detalj hur den fungerar. Genom att flytta ett av dessa proteiner till ett syntetiskt cellmembran har man lyckats ta reda på mer om hur proteinet ser ut och hur det arbetar.
Trots att cellandning är livsviktig vet vi ännu inte exakt hur den fungerar.
– Det är just att det är så livsviktigt som gör att vi vill förstå hur det går till. Att vi andas är ju basen till liv på jorden, säger Rebecka Andersson, författare till en ny avhandling vid institutionen för kemi och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet.
Cellandning:
Cellandning är cellens sätt att få energi. För att kunna växa, hålla kroppsvärmen och röra på sig skaffar man sig energi genom att äta mat och andas in syre. I maten finns energirika ämnen, till exempel kolhydrater, fetter och proteiner. Kroppen förbränner ämnena med syre i ett antal kemiska reaktioner. De kemiska reaktionerna kallas cellandning och sker i cellerna.
Källa: NE
– En tredjedel av vårt dna kodar för de proteiner som finns i cellmembranet. Det i sin tur har medfört att över hälften av alla mediciner som finns tillgängliga på marknaden har dessa proteiner som mål. De flesta som har något medfött fel på de proteiner som jag undersökt dör i väldigt unga år, säger Rebecka Andersson.
Energi omvandlas i cellmembranet
En av de mest livsviktiga funktionerna för proteinerna i cellmembranet är att omvandla energi till en form som cellen kan använda. Hos människor görs det genom cellandningen, där vi andas in syre som driver en process där flera proteiner pumpar positivt laddade protoner från ena till andra sidan cellmembranet, vilket i sin tur skapar en elektrisk potential som cellen sedan kan omvandla till kemisk energi. Det är den kemiska energin som används i alla kroppens celler.
– Trots att det är en sådan livsviktig process så har vi ingen detaljerad bild av hur proteinerna i cellandningen arbetar ännu. Två av de områden som vi fortfarande behöver mer kunskaper om är mekanismen för att pumpa protonerna över membranet och hur syret som vi andas in flyttar sig genom proteinet. Detta för att förstå helt hur energin omvandlas från en form till en annan i levande organismer, säger Rebecka Andersson.
Ny metod med syntetiskt cellmembran
I sin avhandling har hon studerat ett av proteinerna inblandat i cellandningen genom att först flytta protein från sitt naturliga till ett syntetiska cellmembran. Där kunde hon kontrollera egenskaperna hos cellmembranet, och genom att tillsätta kemiska substanser få proteinmolekylerna att bilda mikrometersmå kristaller. Dessa kristaller kan man sedan ta med till forskningsstationer som MAX IV i Lund där man med hjälp av röntgenstrålar kan bestämma strukturen av proteinet på atomnivå.
– Den första delen i min avhandling beskriver en metod där man kan odla dessa små kristaller på en glasplatta, som gör att man kan övervaka hur kristallerna växer och ser ut utan att behöva stoppa deras tillväxt. På så sätt kan man tillsätta olika kemikalier som påverkar hur kristallerna växer, och utvärdera vilket sätt som ger bäst kristaller. Detta avgör hur mycket detaljer man sedan kan se i proteinstukturen, säger Rebecka Andersson.
I den andra delen av avhandlingen har hon testat metoden på olika proteiner.
– För proteinet som pumpar protoner över membranet har vi lyckats ta reda på hur proteinet ser ut, och börjat utveckla sätt att trigga igång reaktionen i proteinet genom att sätta till syre eller kolmonoxid för att sedan kunna skjuta röntgenstrålar på det vid olika tidpunkter, säger hon.
I förlängningen kan Rebeckas metod hjälpa till att skapa en slags molekylär film av proteinet när det arbetar.
Avhandling:
Lipidic Cubic Phase Microcrystallization and its Application in Serial Crystallography, (Rebecka Andersson).
Kontakt:
Rebecka Andersson, institutionen för kemi och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet, rebecka.andersson@gu.se
