Exploring small heat shock protein chaperones by crosslinking mass spectrometry

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Byggstenarna av allt liv på denna planet är celler. Vår egen kropp till exempel består av ungefär 10 biljon (1013) celler. De flesta bakterier består av bara en cell. Inne i cellerna finns alla de biomolekyler som styr livet, såsom proteiner, sockerarter, lipider, och DNA. Celler är otroligt fullpackade, särskilt vad gäller proteiner, med protein koncentrationer av up till 300 mg/ml. Proteiner är linjära molekyler som består av olika aminosyror. För att proteiner ska fungera, måste aminosyrakedjan vara veckad i en speciell tredimensionell form. Stressfaktorer, som till exempel värme, kan göra att proteinerna delvis förlorar denna veckning. Eftersom cellen är så fullpackad, så finns det en stor risk att sådana delvis oveckade proteiner klistrar fast i varandra och börjar klumpa ihop sig. En liknande process sker när ett ägg utsätts för stress i form av värme (äggvita har en proteinkoncentration av ungefär 100 mg/ml): proteinerna veckas ut och klumpar ihop sig, och man ser att ägget stelnar när man steker eller kokar det. I cellen kan ihop-klumpade proteiner orsaka allvarliga problem, och många olika sjukdomar är konsekvensen av att proteiner klumpat ihop sig (Alzheimers och Parkinsons sjukdom, och grå starr, till exempel). Lyckligtvis finns det en speciell klass av proteiner i cellen som heter chaperoner, vars funktion är att hindra andra proteiner från att klumpa ihop sig. Det är emellertid inte helt utrett, på en molekylär nivå, hur det går till när chaperonerna gör detta. Särskilt vad gäller en mycket viktig undergrupp av chaperoner, som paradoxalt nog kallas ‘small heat shock proteins’, finns det få undersökningar gjorda i jämförelse med andra chaperoner. Fokus i denna avhandling är hur ett sådant ‘small heat shock protein’, kallat Hsp21, skyddar andra proteiner från att klumpa ihop sig. För att studera detta har en kombination av kemisk koppling och masspektrometri använts. Kemisk koppling innebär att ett speciellt kemiskt reagens används för att parvis koppla ihop aminosyror i de olika proteinerna. Efter det klyvs proteinerna i små bitar. Två bitar som kopplats ihop kan sedan detekteras med hjälp av masspektrometri. Genom att identifiera vilka bitar och vilka aminosyror av proteinerna som kopplats, kan man studera vilka delar av proteinerna som var nära varandra och interagerade med varandra precis när man tillsatte det kemiska reagenset. På det sättet, kan information utvinnas gällande interaktionen mellan Hsp21 och det proteinet som skyddas av Hsp21. Experiment som dessa bidrar till vår förståelse av hur chaperonerna hela tiden skyddar de viktiga proteinerna i alla våra celler.