The Membrane-Spanning Domain of Complex I Investigated with Fusion Protein Techniques

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish När vi äter kolhydrater, fett, protein och andra näringsämnen sker kemiska reaktioner i kroppen som kan liknas vid dom som sker när man eldar en brasa. Vid förbränning reagerar kolhydrater med syre och bildar koldioxid och vatten. Denna förbränning frigör den energi som funnits lagrad i kolhydraterna, i brasan i form av värme, och i kroppens celler omvandlas den till kemisk energi. Energi förbrukas inte utan omvandlas bara till en annan form. För att ta tillvara den kemiska energin tillverkar kroppen en energibärande molekyl, ATP, som lagrar energin tills den behövs, t ex till att gå och springa. ATP molekylen tillverkas av en rad stora proteinkomplex som sitter i cellmembranet i alla celler; bakterier, djur- och människoceller. Dessa komplex samarbetar i något som kallas andningskedjan. Andningskedjan består av fem komplex där dom första fyra samlar tillräckligt med energi för att det femte och sista ska kunna skapa ATP molekylen. Att förstå hur denna process fungerar på molekylär nivå är mycket viktigt då flera allvarliga sjukdomar kan uppstå om cellen inte kan tillverka tillräckligt med ATP. Några av dessa sjukdomar är Parkinsons, Alzheimers, ALS och Hungtington’s sjukdom (danssjukan). När man vill studera funktionen av dessa proteinkomplex använder man ofta bakterier. Dessa är enkla att odla i labbmiljö och enkla att genetisk modifiera. När man studerar protein på molekylär nivå utnyttjar man ofta mätbara egenskaper hos proteinet. T ex har tre av dom fyra första komplexen i andningskedjan en så kallad heme-grupp. När proteinet binder en heme-molekyl till sig blir det starkt rödfärgat. Heme-molekylen är den molekyl som gör vårt blod rött. I det första proteinkomplexet i andningskedjan, Komplex I, finns inga sådana enkelt mätbara grupper som heme-gruppen och detta har bidragit till att man vet väldigt lite om hur just detta proteinkomplexet fungerar. I våra experiment med att försöka ta reda på mer om Komplex I:s funktion har vi förändrat några av dom olika proteinerna i Komplex I på genetisk väg så att de också kunnat binda till sig en heme grupp och blivit vackert röda. Vi gjorde det genom att använda ett annat protein som innehåller en heme-grupp, cytokrome c. När generna som kodar för de två proteinerna limmas ihop bildas ett fungerande protein med dom två ursprungliga proteinernas egenskaper, ett så kallat fusionsprotein. I vårt fall gjorde fusionen med cytokrom c att även Komplex I blev rött och fick en mätbar egenskap. Med en hjälp av den röda färgen har vi sedan kunnat rena upp stora mängder av några av dom proteiner som bygger upp Komplex I. Dessa protein kan man nu använda för många olika nya strukturella och funktionella studier av både de enstaka proteindelarna och hela Komplex I enzymet. Den kunskap vi kan skaffa oss framöver kommer hjälpa oss att förstå Komplex I:s funktion i cellen och i andningskedjan, kunskap som är viktig för att t ex kunna ta fram effektiva mediciner mot en rad olika sjukdomar