Bevis för att proteiner kan skräddarsys
Allt sedan utvecklingen av hybrid-DNA-tekniken har forskarna föreställt sig att det ska bli möjligt att skapa helt nya enzymer för specifika behov. I en artikel i dagens nummer av den vetenskapliga tidskriften Science visar nu forskare från Uppsala och Korea ett konkret bevis på detta. De har lyckats omvandla ett enzym som ingår i människans normala ämnesomsättning till ett enzym som är skräddarsytt för att bryta ner ett specifikt ämne, cefotaxim.
– Produkten i sig är i detta fall inte det primära, men vi har visat att det är möjligt att genomgripande förändra ett enzym för en ny och förutbestämd aktivitet. Det har lyckats genom en kombination av rationell rekonstruktion av enzymets aktiva säte i kombination med molekylär evolution i provrör, säger professor Bengt Mannervik, vid institutionen för biokemi och organisk kemi, som planerat studien.
I alla organismers celler är proteiner involverade i molekylära funktioner av de mest skilda slag; som mottagare för ljus och lukter, för signalöverföring, mekaniskt arbete, kontroll av geners funktion samt för syntes och nedbrytning av kemiska substanser. Trots alla dessa mångskiftande funktioner är det endast en obetydlig del av alla tänkbara proteinstrukturer som kommer till uttryck i levande celler. Med hjälp av hybrid-DNA-teknik och kemiska modifieringar försöker därför forskare runt om i världen framställa helt nya proteiner som kan användas för biotekniska tillämpningar inom bland annat medicin, läkemedelsindustri, skogs- och jordbruk samt livsmedelsproduktion. Forskarna har hittills dock tvingats leta önskvärda proteiner på måfå efter rekonstruktionerna, som efter en nål i en höstack.
Bengt Mannerviks forskargrupp vid Uppsala universitet har i samarbete med Hak-Sun Kims forskargrupp i Korea, omvandlat ett enzym som i människans celler deltar i den normala ämnesomsättningen till ett enzym som bryter ned cefotaxim, ett antibiotikum liknande penicillin. Det humana enzymet kompletterades med delar från det bakteriella enzymet beta-laktamas, som bakterien använder för att bryta ned penicillinliknande antibiotika. Forskarna lyckades därefter isolera bakterier med det nya enzymet och visar att de ökade sin överlevnadsförmåga genom att bryta ned cefotaxim.
– Studien visar att det är möjligt att drastiskt ändra egenskaperna hos ett naturligt protein och att ett enzyms funktioner kan skräddarsys” för nya användningar, säger Bengt Mannervik.
Kontaktinformation
För mer information: Bengt Mannervik, tel: 018-471 45 39, 070-375 66 00 eller via e-post: Bengt.Mannervik@biokemi.uu.se
