Läkemedelsdesign genom strukturstudier
Alexandra Johansson
Strukturstudier är en viktig del i sökandet efter ett nytt läkemedel. Läkemedel fungerar ofta
genom att hämma aktiviteten hos ett protein som är inblandat i sjukdomen. Med kunskap om
hur en hämmare binder till proteinet kan man försöka göra bindningenbättre. En metod att
göra detta kan vara att söka efter hämmare som binder till områden i den aktiva ytan och
introducera ytterligare hämmare – protein interaktioner.
I denna studie har kärnmagnetisk resonans (NMR) använts för att studera hur en hämmare
binder till ett protein kallat matrix-metalloproteinas (MMP). NMR är en metod som gör det
möjligt att se och mäta hämmare – protein interaktioner och dessutom få information om
strukturen på både proteinet och hämmaren. Matrix-metalloproteaser är en viktig grupp
proteiner som kan bryta ned alla komponenter i extracellulärt matrix (ECM), den struktur som
omger alla celler i kroppen. ECM kan bland annat fungera som en reservoar för signalämnen
som kan släppas fria av MMP. Dessa proteaser är därigenom inblandade i flera viktiga
funktioner som till exempel vävnadsändringar, celldifferentiering, förgrening och bildande av
organ och tillväxt av nya blodkärl (angiogenes). Onormal reglering av MMP-proteiner kan
resultera i sjukdomar som inflammation, artrit, cancer och hjärt och blodkärlssjukdomar.
Två olika typer av MMP undersöktes: en som var enzymatiskt aktiv och en där en
glutaminsyra hade ersatts av alanin i den aktiva ytan så att proteinet blev inaktivt. Eftersom
det är nödvändigt att introducera isotoperna 15N och 13C i proteinet för vissa NMR-studier
odlades celler för framställning av MMP i minimalmedium. Efter odlingen renades och
återveckades proteinet till sin naturliga struktur. Med en aktivitetsmätning visades enzymet
vara aktivt. Eftersom NMR-studier kräver hög proteinkoncentration, låg saltkoncentration och
ett neutralt eller svagt surt pH var det nödvändigt att koncentrera proteinet och testa o9lika
sammansättningar av det lösningsmedel (buffert) proteinet befann sig i. Flera olika MMPvarianter och buffertar innehållande olika salter (NaCl, CaCl2 och ZnCl2 med flera) och
varierande pH testades innan en vraiant och en buffert visade sig vara lämplig för NMRstudier.
NMR-studier med omärkt och 15N märkt MMP visade att hämmaren band med en måttligt
bindningsstyrka till metalloproteinaset. Dessutom tydde studierna på att metalloproteinaset
var strukturerat, men för att få fram strukturen på proteinet och få reda på vilka aminosyror
som binder hämmaren behöver NMR-studier med 13C och 15N märkning utföras.
Examensarbete i biologi, 20 p, HT 2004
Institutionen för biologisk grundutbildning, Uppsala Universitet och Medivir AB
Handledare: Dr. Susanne Nyström och Dr. Tatiana Maltseva
