Major Intrinsic Proteins - Structure, function, interactions

Sammanfattning: Denna avhandling behandlar två essentiella ting, vatten som är grundläggande för allt liv på jorden och kväve, vilket är ett grundämne som återfinns i varje protein och DNA. Liksom allt annat, måste dessa ämnen hålla en lagom nivå i cellen. För att klara variationer i tillgänglighet av dessa ämnen, har alla livsformer hittat sätt att påverka upptag och frisättning av dem. För att realisera detta på ett specifikt sätt, bildar vissa proteiner kanaler i cellmembranen. Mutationer i dessa kanaler är kända för att orsaka defekter i människor och andra djur, medan växter har modifieras genetiskt med dessa kanaler för att växa bättre. Forskning på denna typ av proteiner har potential att identifiera läkemedel mot sjukdomar relaterade till dessa kanaler, samt att spara gödningsmedel inom jordbruket. Biotekniska framsteg har redan gjorts för att med hjälp av dessa kanaler skapa biomimetiska membraner kapabla att producera ultrarent vatten. Ett annat mål är att skapa saltvattenfilter som fungerar mycket mer energieffektivt än konventionella filter. Vi har producerat de proteiner vi forskar på i jäst, varefter de har renats upp och analyserats. Funktionella studier utfördes i artificiella biomembraner. Vi lyckades få ett protein att bilda kristaller vilka sattes i en röntgenstråle för att avslöja en atomärbild av proteinstrukturen. Detta resulterade i en högupplöst struktur, vilken är den första i världen för denna typ av kanal - genomsläpplig för vatten och ammoniak - och utgör en viktig pusselbit i förståelsen av kväveanvändningen i växter. Strukturen utgör också basen för de modeller vi har byggt av relaterade proteiner från djur (inklusive människa). Dessa former deltar i produktion av urea och är t.ex. relevanta för en sjukdom som kallas hepatisk encefalopati. Dessutom har strukturella och funktionella egenskaper hos två närbesläktade proteiner vilka är specifika för vatten studerats för att förstå vilka regleringsmöjligheter det finns i växter.