Hoppa direkt till innehållet
printicon
Huvudmenyn dold.
Publicerad: 23 nov, 2009

Umeåkemister omprövar proteinstruktur: Strukturforskare hade fel

NYHET Forskare vid Kemiskt-biologiskt centrum (KBC), Umeå universitet, visar nu att kristallografi av komplexa proteiner kan ge felaktig information om deras verkliga struktur. Resultaten publiceras i prestigetidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Varje cell i högre organismer lagrar all genetisk information i cellkärnans DNA. Ett komplext maskineri styr vilken information cellen använder som bas för att bilda nya proteiner, ett slags kopiering som kallas transkription. Regleringen av denna är en central och livsavgörande mekanism för att olika celler ska kunna ha olika funktioner, trots att alla har identisk gensammansättning. Ett stort proteinkomplex, mediatorn, har en huvudroll vid styrningen av transkriptionen. Professor Stefan Björklund, Inst. för medicinsk kemi och biofysik, och hans forskargrupp är specialister på mediatorns funktion. Detta livsviktiga komplex består av 25 proteiner som i samverkan slår på eller av kopieringen av exakt de gener som behövs vid varje tillfälle.

- Mediatorn fungerar som en strömbrytare i cellen. När den är ur funktion havererar transkriptionen och man kan drabbas av sjukdomar som cancer, säger Stefan Björklund. För att kunna förstår hur mediatorn styr transkriptionen ville vi veta hur dess byggstenar samspelar och kombineras med varandra.

I den här studien koncentrerade sig forskarna på tre viktiga delar av mediator-komplexet: Med8, Med18 och Med20. Som alla proteiner består de av aminosyra-kedjor som bara kan fungera med rätt tredimensionell veckning. Från tidigare studier visste Stefan Björklund att de här tre byggstenarna är beroende av varandra: Slår man ut en fungerar inte de andra och mediatorn sättas ur funktion. Nu ville hans grupp visa hur de tre byggstenarna samverkar och binder till varandra. För det ändamålet behövde Björklund bara gå till en annan korridor i KBC-huset för att hitta en lämplig samarbetspartner. Professor Pernilla Wittung-Stafshede och hennes grupp vid Kemiska institutionen studerar de mekanismer som styr hur proteinkedjor veckar sig. Eftersom Björklund och Wittung-Stafshede båda bor på samma gata, på Berghem i Umeå, kunde de också diskutera sin forskning på fritiden. De kom mycket snabbt fram till en helt oväntad lösning av en gåta som tyska strukturforskare efterlämnat i tidigare forskning om mediator-komplexet.

Doktoranden Zaki Shaikhibraihim och postdoktorn Hamidur Rahaman i de båda professorernas forskargrupper undersökte Med8, Med18 och Med20 i celler från bagerijäst, där transkriptionen regleras på samma sätt som i mänskliga celler.

- Vi studerade först alla de tre byggstenarna var för sig och hur de veckar sig till tredimensionella individuella proteiner, säger Pernilla Wittung-Stafshede. Sedan kombinerade vi två och två proteiner åt gången som fick vecka sig i närvaro av varandra. Vi fann då att Med8 och Med18 samt Med18 och Med20 kunde vecka ihop sig till proteinpar.

Men det oväntade inträffade när forskarna sedan ville lägga till en tredje del: De färdigveckade proteinparen kunde inte binda till det tredje proteinet. Dessutom hade proteinparen Med8-Med18 och Med18-Med20 en form som verkade felveckad. Först när de tre proteinkedjorna kombinerades i oveckat tillstånd och sedan fick veckas i närvaro av varandra, lyckades forskarna få alla de tre proteinerna att bilda ett riktigt veckat och sammanhållet proteinkomplex.

Stefan Björklund som lett projektet bedömer de nya resultaten som mycket viktiga för framtida forskning på stora proteinkomplex. Den tidigare publicerade strukturen hos ett par med Med18 och Med20 kunde med andra ord inte vara korrekt eftersom det inte var möjligt att kombinera paret med ett tredje protein.

- Tack vare att vi inom KBC kan samarbeta över fakultets- och institutionsgränserna kunde vi ompröva tidigare resultat med nya metoder och upptäcka något nytt och spännande, säger en nöjd Stefan Björklund.

Umeåforskarnas resultat visar att det inte räcker med att beskriva kristallstrukturer hos individuella proteiner eller delar av större komplex. Pernilla Wittung-Stafshede och Stefan Björklund är överens om att när det gäller att hitta biologiskt relevanta strukturer av stora proteinkomplex som mediatorn måste man också beakta dynamiken och tidsordningen för alla bindingar och veckningar. Bindning mellan proteinkedjor före veckning kan därmed vara en vanligare mekanism vid bildandet av stora proteinkomplex i cellerna än man tidigare har trott.

Kontakt: professor Stefan Björklund, Inst. för medicinsk kemi och biofysik Tel. 090-786-6788
e-post Stefan.bjorklund@medchem.umu.se

Referens:
Z. Shaikhibrahim, H.Rahaman, P. Wittung-Stafshede, S. Björklund: Med8, Med18, and Med20 subunits of the Mediator head domain are interdependent upon each other for folding and complex formation.  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS),
Early online edition: doi 10.1073/pnas0907645106

Redaktör: Eva-Maria Diehl