Nytt sätt att identifiera proteiner främjar medicinutveckling

Alla levande celler innehåller proteiner med olika funktioner beroende på vilken sorts cell det är. Forskare vid Göteborgs universitet har hittat ett sätt att kunna identifiera proteinerna utan att titta på deras struktur. Metoden är både snabbare, enklare och mer tillförlitlig.

I dag anses proteinernas struktur vara det som styr deras funktion i cellerna. Sekvenserna, alltså hur atomerna är kopplade i proteinet, skapar deras struktur och form. Men det finns många proteiner som saknar en väldefinierad struktur.

Forskaren Gergely Katona har arbetat fram en ny metod där proteinerna skannas utifrån antalet aminosyror (eller mängden olika atomer de innehåller) för att kunna identifiera dem och deras funktion i stället för utifrån struktur. Utifrån denna skanning kunde forskarna relativt säkert förutse vilken kombination av aminosyror som behövs för att binda till sig proteinet survivin. Utfallet var en säkerhet på cirka 80 procent vilket är bättre än när man utgår från de primära strukturerna. Resultaten är nu publicerade i den vetenskapliga tidskriften iScience.

Strukturen hade mindre betydelse

Flera tusen peptider med 15 aminosyror testades och forskarna kunde dra slutsatsen att det var aminosyre-innehållet som påverkar bindningen till survivin, medan peptidernas struktur hade nästan ingen betydelse.

– Att enkelt räkna saker har ofta varit en framgångsrik metod i vetenskapen. Här räknar vi på antalet aminosyror och kunde förutse proteinets funktion förvånansvärt väl, säger Gergely Katona.

Forskarna ser fördelar med det här sättet att skanna proteiner. Med hjälp av maskininlärning (AI) så går det snabbare att koppla aminosyrornas antal och typ till en viss funktion. Detta gör i sin tur att utvecklingen av nya biologiska läkemedel kan skyndas på.

I forskarnas experiment med denna nya skanningsmetod upptäcktes också en helt ny funktion för proteinet survivin. Proteinet är främst framträdande i embryoceller och förebygger programmerad celldöd. Men i cancertumörer blir survivinet avreglerat och underlättar för cancern att utveckla sig.

Viktig för cancermediciner

Forskarna ser nu att survivinet direkt påverkar ett annat protein PRC2, som stänger av och sätter på olika funktioner i DNA:t i cellen, som en sorts programmering. Även dysfunktionellt PRC2 kan länkas till olika cancerformer. Dagens cancermediciner riktar in sig på både survivin och PRC2, men med den nyupptäckta kopplingen mellan survivin och PRC2 kan medicinerna behöva designas annorlunda för att undvika allvarliga biverkningar.

– Vi såg att om vi tryckte ner nivån av survivin så ökade aktiviteten i PRC2. Drömmen för läkemedelsföretagen är att hitta rätt mål i sekvenserna av atomer för att kunna balansera de båda proteinerna, säger Gergely Katona.

Vetenskaplig artikel i iScience: Survivin prevents the Polycomb Repressor Complex 2 from methylating Histone 3 lysine 27

Kontakt: Gergely Katona, professor i biokemi på Institutionen för kemi och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet, telefon: 0709-12 33 09, e-post: gergely.katona@cmb.gu.se