Den sura miljön i våra magar

Richard Neutze, forskare vid molekylär bioteknik, Chalmers beviljades våren 2002 ett årligt bidrag om 300 000 kr för samarbete med Jan Joep DePont, Department of Biochemistry, Katholieke Universiteit Nijmegen. Projektet syftar till att skaffa vidare förståelse om det protein som etablerar den sura miljön i våra magar.

I vårt samarbete tillsammans med professor Jan Joep de Ponts grupp i Nijmegen, Holland, försöker vi få en tredimensionell bild av proteinet H,K-ATPas. En detaljerad molekylär struktur ger nämligen en på många sätt fördjupad förståelse för hur detta protein fungerar. H,K-ATPas har stor medicinsk och ekonomisk relevans, eftersom det är målmolekylen för AstraZenecas storsäljare Losec och Nexium.

Människans arvsmassa (DNA) som nyligen har bestämts består av cirka 30.000 gener. Dessa gener talar om för kroppen hur den ska producera dess viktigaste beståndsdelar; proteinerna. Dessa molekyler består av ett antal olika komponenter, som kallas aminosyror. En av de största utmaningarna nu är att försöka kartlägga och förstå de proteiner som har definierats. Vad forskare vill ta reda på är bland annat vad dessa molekyler har för funktion, hur de fungerar, i vilket sammanhang de används och hur de interagerar i kroppen.

Vårt projekt syftar till att skaffa oss vidare förståelse om det protein som etablerar den sura miljön i våra magar. Magsyran produceras av specialiserade celler, så kallade parietalceller, vars protein H,K-ATPas, åstadkommer ett flöde av vätejoner (H⁺) in till magen i utbyte mot kaliumjoner (K⁺). Denna egenskap har AstraZeneca lyckats reglera, genom upptäckten av en substans, Losec, som drastiskt minskar H,K-ATPas syraproducerande effekter. Sedan upptäckten har denna medicin fått, och har fortfarande, stor ekonomisk betydelse. Under en period var Losec, som till en början upptäcktes av Astra i Mölndal, till och med världens mest sålda läkemedel.

Vår ambition är att genom att försöka erhålla en tredimensionell bild, i vilken atomerna tydligt syns, öka vår förståelse om proteinets funktion och hur det pumpar dessa joner över parietalcellens cellemembran. Särskilt hoppas vi kunna beskriva de positioner och eventuella kanaler i molekylen där jonerna binder respektive tranporteras i proteinet. Vidare vill vi också i detalj beskriva hur den förening, ATP, som i princip innehåller energin som krävs för denna aktiva transport, driver protonpumpningen och dessförinnan fäster till makromolekylen. Slutligen vill vi även försöka bestämma ett antal olika strukturella bilder genom så kallad tidsupplöst röntgenkristallografi. Meningen med det är att kunna beskriva exakt vad som försigår under proteinets reaktionscykel och hur proteinet rör sig under tiden genom att förändra kemiska bindningar inom molekylen och till lipider- och vattenmolekyler i sin närmiljö.

Professor Jan Joep de Ponts grupp har lång biokemisk erfarenhet av detta protein och är utomordentligt duktiga på att isolera det från olika typer organismer. Denna kunskap har redan varit till stor nytta för oss; bland annat kan vi nu bättre förstå hur dessa molekyler beter sig i samband med isolering. Gruppen hjälper oss dessutom rent praktiskt med att erhålla stora mängder protein från grismagar, vars H,K-ATPas i stort överensstämmer med motsvarande protein i mänskliga magar. Deras expertis har även kunnat ge oss stor hjälp vid etablerandet av ett reningsprotokoll för att minska mängden eller helt eliminera orenheter från isoleringen. Vidare har de framgångsrikt kunnat producera dessa makromolekyler i insektceller, vilket vi tror kommer kunna ha mycket stor betydelse i framtiden för detta projekt. Orsaken till det är att denna typ av protein, då den har blivit producerad av mammalieceller, är speciellt svår att utvärdera med röntgenkristallografi. Genom att använda protein producerat i insektceller bör man kunna komma runt den problematiken eller åtminstone reducera den.

Richard Neutze
Forskarassistent
Molekylär bioteknik
Chalmers

Senast uppdaterad: 04-09-20 20:12