NYHET
Tidigare har forskare antagit att proteiner är stillastående när de inte arbetar. I det senaste numret av tidskriften Nature visar forskare att det tvärtemot pågår en ständig rörelse hos proteiner. Magnus Wolf-Watz vid Umeå universitet är medförfattare till artikeln.
Proteiner är de molekyler i kroppen som utför i det närmaste alla funktioner som vi är beroende av. Allt från matsmältning till nervimpulser styrs av dessa fantastiska molekyler. En viss klass av proteiner, nämligen enzymer, ser till att accelerera kemiska reaktioner, i avsaknad av dessa katalysatorer skulle reaktioner gå alltför långsamt.
Enzymatisk katalys har studerats under lång tid och väldigt mycket är känt om hur enzymer fungerar. Det finns i synnerhet en lucka i vår kunskap om enzymer, nämligen hur de rör sig när de arbetar. För att ett enzym ska kunna fungera måste det ofta föra ett eller flera substrat i absolut närhet av varandra. Därefter ska funktionella grupper överföras mellan substraten. Båda dessa förlopp kräver att enzymer har förmågan att röra sig i tre dimensioner. Enzymet måste i praktiken ta atomer från en molekyl och sätta dem på en annan.
Fram tills helt nyligen har det varit svårt att få en detaljerad bild av hur olika delar av ett enzym rör sig under katalys. Med hjälp av nyutvecklade NMR-metoder är det nu möjligt att få en kvantitativ bild av hur dessa rörelser ser ut. NMR eller kärnmagnetisk resonans är en teknik där proteiner studeras under ett mycket kraftigt magnetfält. Denna teknik används framförallt för att bestämma proteinstrukturer men också som i denna studie för att undersöka proteiners rörelser.
Forskarna har studerat enzymet Cyclophilin A (CypA). Detta enzym är målprotein för cyclosporine, ett läkemedel som kan tas efter transplantation för att undvika organavstötning. Även HIV-viruset är beroende av det kroppsegna CypA för att kunna infektera människor. CypA är således ett enzym som är inblandat i väldigt viktiga medicinska mekanismer
I studien visas hur CypA:s rörelser möjliggör dess katalytiska förmåga. Forskarna kan nu se på atomnivå hur proteiner beter sig för att öka reaktionshastigheten hos en kemisk reaktion. Hos CypA ökas reaktionshastigheten tack vare att enzymets rörelser samstämmer med substratens rörelser. Man kan säga att de dansar i takt. – Det mest förvånansvärda är att enzymet uppvisar samma rörelsemönster även när substratet inte är närvarande. Vår hypotes är att biologiska katalysatorer har den generella egenskapen att de rör sig på liknande sätt med eller utan substrat. Enzymer genomgår alltså ständigt ett visst rörelsemönster. Om ett substrat finns i närheten och binder proteinet kommer den kemiska reaktionen att ske genom att substratet helt enkelt ”skördar” de rörelser som redan finns inneboende hos enzymet, säger Magnus Wolf-Watz, forskarassistent vid kemiska institutionen, Umeå universitet. Resultaten kan bidra till att förändra vår traditionella bild av enzymer som stillastående molekyler när substrat inte finns i närheten.
Artikeln publiceras i Nature den 3 november. Bakom studien står forskare från Umeå universitet, Howard Hughes Medical Institute, USA, och Univeristy of Toronto, Kanada.
