Minsta mutation ger avgiftningsenzym helt ny funktion

Uppsalaforskare har gjort den överraskande upptäckten att minsta möjliga mutation i ett avgiftningsenzym drastiskt kan förändra vilken typ av kemisk reaktion som enzymet katalyserar. Resultaten publicerades i nätupplagan av den ansedda tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, den 20 mars. I alla levande organismer omvandlas molekyler till nya kemiska ämnen i processer som katalyseras av enzymer. Enzymer är proteiner som med hjälp av sin katalytiska förmåga möjliggör kemiska reaktioner som annars inte skulle ske med tillräcklig hastighet eller under kontrollerade former. Den molekylära evolutionen av enzymer baseras på större eller mindre strukturella förändringar av ett protein som genom modifieringen får nya katalytiska egenskaper. De mutationer i arvsmassan som orsakar de strukturella förändringarna har ursprungligen vanligen betraktats som slumpmässiga. Men i vissa fall förefaller vissa positioner i ett protein mutera oftare än andra positioner. Dessa mutationsbenägna positioner antas vara särskilt betydelsefulla för proteinets biologiska funktioner. Glutationtransferaser är en familj av enzymer som katalyserar avgiftningen av ett brett spektrum av olika mutations- och cancerframkallande substanser. Enzymerna har genom större eller mindre strukturella variationer fått nya egenskaper och på så sätt givit upphov till flera avgiftningsenzymer och ett förstärkt försvar mot giftiga ämnen. En forskargrupp ledd av professor Bengt Mannervik har nu visat att mutationer i en enda position i ett glutationtransferas drastiskt kan förändra enzymets förmåga att selektivt verka på olika giftiga ämnen. Genom en typ av mutation blir enzymet anpassat för reaktioner där den reaktiva gruppen i det giftiga ämnet klyvs bort och ersätts av kroppens skyddssubstans glutation. Genom alternativa mutationer får enzymet förmågan att oskadliggöra andra reaktiva grupper genom att koppla ihop dem med glutation. - Denna upptäckt visar hur evolutionen av nya enzymfunktioner snabbt kan anpassas till nya behov. Detta är av särskilt stor betydelse för skyddet mot nya gifter som kan uppkomma och hota biologiska organismers fortbestånd, säger Bengt Mannervik. Den nya studien kompletterar en av forskargruppens tidigare studier, publicerad i Science i januari, som visade hur man genom större förändringar av proteinstrukturen kan skräddarsy ett protein för nya funktioner. För mer information: Bengt Mannervik kan nås på 070-375 66 00 eller via e-post: Bengt.Mannervik@biokemi.uu.se Anneli Waara