Varför ser proteiner olika ut

Bild: Rubrik: Janne Lehtio. Foto: Stefan Zimmerman. Sedan förstod forskarna att varenda gen kan producera flera versioner av varje protein. Det ger ungefär 90 proteinvarianter. Och proteinerna kan förändras även efter tillverkning. Till exempel genom att en annan molekyl fäster vid dem. Det påverkar proteinerna på flera sätt, förklarar Janne Lehtiö , professor i proteomik vid institutionen för onkologi-patologi vid Karolinska Institutet.

Allt detta påverkar deras funktion. Han beskriver det hela med en bild, där ett träd som gör plommon liknas vid en gen som tillverkar ett protein. På motsvarande sätt kan en gen producera proteinvarianter som får olika tillbehör och därmed olika funktion.

För mycket protein sjukdom

I dag vet vi ganska lite om de här förändringarna som sker efter proteinets tillblivelse, de så kallade posttranslationella förändringarna. Vi vet egentligen inte så mycket om hur de fungerar i biologiska system, säger Janne Lehtiö. Sammantaget är det svårt att säga hur många proteiner som egentligen finns i kroppen. De sisådär 21 generna gör alltså ungefär 90 proteinvarianter — men lägger man till alla varianter som uppstår till följd av senare förändringar är antalet inte känt.

Proteomforskare studerar hela proteinbilden Ändå är det just det som proteomforskare försöker studera — hela proteinbilden. Per celltyp. Eller per vävnadstyp. Men så småningom förstod jag att proteiner påverkas av sin miljö och jobbar i lag. Bio-login kan endast förstås genom att titta på alla proteinerna samtidigt och det är vad vi gör inom proteomiken. Man kan säga att en proteinkemist fokuserar på en violinist, men en proteomforskare försöker lyssna på hela symfoniorkestern, säger Janne Lehtiö.

Detta referensproteom kan sedan jämföras med vad som finns i sjuka celler av samma slag. Forskarna har till exempel försökt få fram en bild av vilka proteiner som brukar finnas i friska celler av det slag som lungcancer kan utvecklas ur. Sedan kan de jämföra med proteinbilden hos cancerceller och få en större förståelse för hur sjukdomen uppstår och vad som driver den.

Janne Lehtiös forskargrupp undersöker också proteinbilden vid så kallad HER2-positiv bröstcancer, som uppstår när det bildas flera kopior av den gen som gör proteinet HER2. Som en följd producerar cellen väldigt mycket HER2, som säger åt cellen att dela sig. En stor mängd av detta protein leder till massiv celldelning varpå en tumör växer fram. Det finns läkemedel som kan fastna på HER2-proteinet som då inte längre kan skicka signaler om delning.

De här läkemedlen har betytt mycket för bröstcancervården, eftersom de botar många patienter. Kan påverka val av cancerbehandling Men hos vissa patienter överlever cancercellerna ändå. Efter några rejäla klubbslag från läkemedlet växer tumörerna till sig igen och sjukdomen upptäcks på nytt. Janne Lehtiö och hans kollegor har ägnat sig åt att försöka förstå vad som skiljer patienter som får tillbaka sin sjukdom från dem som blir botade.

De har samarbetat med ett läkarteam i en studie som omfattar patienter med HER2-positiv bröstcancer. Forskarna har kartlagt proteomet i cancercellerna hos alla dessa patienter, både inför behandlingsstart och efter två veckor. Det har gett intressanta svar. Men om man lyssnar på hela orkestern, då kan det avslöjas att fler spelar falskt. En del av de här patienterna har fler proteiner som inte samarbetar och bör stoppas, säger Janne Lehtiö.

Forskarna har hittat avvikelser som känns igen från andra cancersjukdomar och som behandlas med helt andra läkemedel, som i dag inte används vid HER2-positiv bröstcancer.

För mycket protein sjukdom

Samtidigt diskuterar vi hur det hela skulle kunna mynna ut i en klinisk studie, där en subgrupp av patienter med HER2-positiv bröstcancer skulle kunna få en cocktail av fler redan godkända läkemedel, säger Janne Lehtiö. Många cancerceller saknar p53 Det finns några proteiner som är relevanta för väldigt många cancersjukdomar, oavsett i vilket organ tumörerna har uppstått.

Enzymer startar de flesta av reaktionerna involverade i exempelvis metabolism och även vad gäller DNA -processer som replikation , reparation och transkription. Vissa enzymer agerar på andra protein genom att lägga till, eller ta bort, kemiska grupper i en process som kallas posttranslationell modifiering. Cirka 4 reaktioner vet man med säkerhet katalyseras genom enzymer.

Även om enzym kan bestå av hundratals aminosyror , så är det bara en liten del av dessa som är i kontakt med substratet och en ännu mindre del - genomsnittligen aminosyror - som är direkt involverade i katalyseringen. Andra exempel är de proteiner som reglerar översättningen av DNA-sekvenser till RNA -sekvenser vid tillverkningen av proteiner i den så kallade proteinsyntesen.

Hur mycket protein per dag kvinna

Förrådsproteiner Det finns proteiner som kan lagra ämnen och frigöra dem vid behov. Till exempel myoglobin som lagrar syre i muskelceller och gluten som lagrar kväve i vetekornet. Transportproteiner Huvudartikel: Bärarproteiner En del proteiner kan transportera ämnen; uppta ämne på en plats, förflytta sig och frigöra ämnet. I blod finns hemoglobin som transporterar syre , och många andra ämnen som antingen är för hydrofobiska för att kunna färdas lösta i blodet eller, liksom syret, för farligt att ha löst om det inte var bundet till något.

Exempel är albumin som transporterar fettsyror och prealbumin som transporterar tyroxin T4 och trijodtyronin T3. För att skapa cell-liknande miljöer i våra provrör använder vi inerta syntetiska polymerer baserade på sockerkedjor. För att studera egenskaper hos de tre proteinerna använder vi en mängd biofysikaliska metoder, t. Projketet är uppdelat i fyra delsteg. Våra preliminära studier ledde till en överraskande upptäckt: proteiner blir mer strukturerade i cellmiljö jämfört med i vattenlösning och, om proteinet är osymmetriskt ändras formen i cellmiljön.

Dessa egenskaper kan ha stort inflytande på proteiners biologiska aktivitet. Slutligen, i Steg 4, ska vi testa hur effektivt proteinerna arbetar i olika cell-liknande miljöer. Detta grundvetenskapliga projekt kan öka den allmänna kunskapen om hur proteiner ser ut och fungerar inne i celler.