Enzymer från farliga bakterier blir viktiga verktyg för proteinkemi

Philipp Ochtrop från Umeå universitet har i sin avhandling omvandlat de två enzymerna AnkX och Lem3 från den sjukdomsframkallande bakterien Legionella pneumophila till ett värdefullt verktyg för kemisk modifiering av proteiner.

Den nya tekniken är baserad på en enzymatisk reaktion som kallas fosfokolinering. Foskokolineringen katalyseras av proteinet AnkX, vilken använder en liten organisk molekyl som kallas CDP-kolin för att överföra en fosfokolingrupp till värdcellproteiner och därmed förändra dess funktion.

Unik chans
Foskokolineringen är en del av flera specifika kemiska reaktioner som används av Legionella pneumophila för att ta över dess värdcell efter infektion och förvandla den till en lämplig miljö att föröka sig i. Dessa händelser leder följaktligen till utbrott av svår lunginflammation.

– Det intressanta med kemin hos intracellulära bakterier är att den är så annorlunda i jämförelse med människocellens kemi. Det här är en unik chans att använda enzymer från bakterier för att skapa något med hjälp av biokemi, cellbiologi och bioteknik utan att ha överlappande reaktivitet med humana cellers enzymer, säger handledare Christian Hedberg.

Uppstod av en slump
Idén att använda enzymet AnkX för märkning av proteiner uppstod av en slump under studier om hur AnkX modifierar vissa proteiner med foskokolin. Experimenten avslöjade att AnkX inte bryr sig särskilt mycket om den tredimensionella strukturen av dess målproteiner, utan känner helt enkelt igen en kort aminosyrasekvens i proteinet. Denna upptäckt leder till slutsatsen att vilket protein som helst kan modifieras av AnkX, så länge som den korrekta aminosyrasekvensen för igenkänning läggs till genetiskt.

– I kombination med likartade CDP-koliner som vi framställt syntetiskt kan den utvecklade metoden nyttjas för att reversibelt funktionalisera proteiner av intresse på en rad användbara kemiska och biofysiska sätt. En framtida potentiell medicinsk användning av våra resultat skulle kunna vara en selektiv märkning av antikroppar med specifika läkemedel som riktar sig mot cancerceller och dödar dem. Detta tillvägagångssätt skulle vara mycket fördelaktigt och minska de vanliga biverkningar som finns vid konventionell cancerbehandling, säger Philipp Ochtrop.

Han har utfört studierna i nära samarbete med professor Aymelt Itzens forskargrupp från tekniska universitetet i München.

Avhandling: Selective protein functionalisation via enzymatic phosphocholination

Kontakta: Philipp Ochtrop, Kemiska institutionen vid Umeå universitet, tel: 073-488 17 28, e-post: philipp.ochtrop@umu.se