Domain swapping as a molecular mechanism in amyloidosis

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Som en blixt från klar himmel drabbas en ung, och till synes frisk person, av hjärnblödning. Denna stroke leder till demens och efterföljande nya blödningar leder slutligen till en för tidig död. Man har kunnat visa att denna sjukdom beror på att en variant av ett visst protein, cystatin C, tvinnar ihop sig till rep-liknande långa fibriller. Dessa fibriller ansamlas sedan i bland annat blodkärlens väggar, vilket leder till att kärlen brister och det blir en blödning. Det har visat sig att inte bara cystatin C kan bilda fibriller och orsaka sjukdom, utan även andra proteiner kan förändras på liknande sätt. I denna grupp av sjukdomar återfinns bland annat Alzheimers sjukdom och galna ko-sjukan. Detta innebär att det inte bara är patienterna med cystatin C-relaterad hjärnblödning som skulle kunna få hjälp om man kunde lösa orsaken till sjukdomen, utan detta skulle även kunna leda till framsteg inom forskningen av de andra sjukdomarna. Men, vad är det då som händer? I denna doktorsavhandling beskriver jag mitt arbete med att ta reda på mekanismen som leder till att fibrillerna bildas i kroppen. För att försöka förstå hur fibrillbildningen sker, har vi tittat på strukturen av proteinet. En monomer av cystatin C liknar en hand som sluter sig om sin tumme. I dimeren av proteinet kan man dock se att den ena handen håller om den andra handens tumme, och vice versa. Det vi ser är alltså att en del av proteinet har bytt plats med motsvarande del i en annan molekyl. Denna mekanism brukar kallas ?domain swapping?. I det här fallet har enbart två molekyler bytt delar med varandra, men vad händer om de istället skulle byta delar med ytterligare molekyler? Man skulle kunna tänka sig att vi då kan få en lång kedja som till slut kan bilda en fibrill. I den här doktorsavhandlingen visar jag att om man ?låser fast? tummen vid sin hand, och därmed stoppar ?domain swapping?, så kan inte dimerer eller fibriller bildas. Därmed verkar ?domain swapping? vara en viktig mekanism för att cystatin C ska kunna aggregera. Detta har vi visat genom att på olika sätt stabilisera monomeren. I framtiden skulle man kanske kunna använda samma metod för att ?låsa fast? den flexibla delen av proteinet med ett läkemedel, vilket skulle kunna användas för att bota patienter. Jag har även undersökt vad som händer innan en fibrill blir till. Vad finns det för mindre aggregat innan de stora fibrillerna bildas? Det visade sig att cystatin C bildar aggregat som ser ut som ringar långt innan fibrillerna bildas. Dessa ringar har samma utseende som aggregat vilka har hittats vid andra sjukdomar, som till exempel Alzheimers sjukdom. Om man renar upp ringarna kan de bilda fibriller, vilket tyder på att de är byggstenar i fibrillerna. Precis som med dimerer och fibriller hämmas dock bildningen av dessa ringar om ?domain swapping? stoppas, vilket tyder på att denna mekanism är viktig även för bildandet av dessa byggstenar. Därefter försökte jag att se om dessa ringar kunde hittas hos möss som har samma sjukdom som patienter med cystatin C-relaterad hjärnblödning. Ringar med exakt samma egenskaper som tidigare beskrivits kunde jag inte hitta hos dessa möss. Däremot hittades andra stora aggregat av cystatin C i bland annat blod och hjärna från dessa möss, vilka inte kunde hittas i kontrollmöss. Eventuellt kan även dessa aggregat bildas genom ?domain swapping?, men det får framtiden utvisa. Denna doktorsavhandling visar alltså på vikten av ?domain swapping? i vissa sjukdomar då fibriller av proteiner ansamlas i kroppen. Genom att känna till denna mekanism får man en möjlighet att i framtiden utveckla läkemedel som specifikt kan hämma ?domain swapping?. Denna strategi skulle kunna utnyttjas i kampen mot ett flertal sjukdomar, såsom till exempel cystatin C-relaterad hjärnblödning och galna ko-sjukan.