Oordning bland proteiner inget att oroa sig för

Man har länge trott att funktionella proteiner måste anta en unik och välordnad struktur, men under de senaste tio åren har man insett att oordning kan vara avgörande för funktionen. Ett forskarlag från Uppsala universitet har undersökt hur dessa oordnade proteiner växelverkar med varandra.

Från att ha varit en förbisedd egendomlighet har oordnade proteiner blivit ett hett forskningsfält på mindre än ett decennium. Oordnade proteiner har till exempel visat sig vara kritiska för många protein-proteininteraktioner som har att göra med signallering inom och mellan celler. Många teorier har kastats fram för att förklara varför oordnade proteiner är så vanliga, men det saknas experimentella data att backa upp teorierna med. Forskarna från Uppsala har tittat på hur oordnade proteiner interagerar med varandra och hur fort det går.

Resultaten har publicerats i tre på varandra följande artiklar, i tidskrifterna Journal of the American Chemical Society, Journal of Molecular Biology och Journal of Biological Chemistry.

- Vi började med små oordnade fragment av proteiner, fortsatte med större oordnade delar och slutligen undersökte vi hela oordnade proteindomäner, som är fristående delar av ännu större proteiner. Vi fann att dessa oordnade proteiner interagerar med samma hastigheter som de välstuderade välordnade proteinerna, säger Per Jemth som ledde studien.

Ett annat intressant resultat var att den första interaktionen mellan det oordnade proteinet och dess bindningspartner är väldigt ospecifik, ungefär som ett klädesplagg av typen one-size-fits-all. De specifika interaktionerna, som oftast är många och typiska för protein-proteininteraktioner (jämför skräddarsydda kläder), blir till först mot slutet av bindningsreaktionen. Då är det oordnade proteinet inte längre oordnat utan har fått en väldefinierad struktur, tätt bunden till sin bindningspartner.

- Vi blev också förvånade över att dessa specifika interaktioner tar så lång tid att bildas, säger Jakob Dogan som utförde den tredje studien. Att det går så långsamt kanske beror på att oordnade proteiner ofta har många olika bindningspartners. Varje partner kräver en speciell form på det oordnade proteinet och därför kan inte en enskild interaktion optimeras.

Resultat belyser grundläggande principer för hur oordnade proteiner interagerar.

- Oordnade proteiner är väldigt vanliga i centrala cellulära signaleringsvägar och det är högst troligt att de i framtiden blir mål för nya läkemedel då många av dessa proteiner är inblandade i neurodegenerativa sjukdomar och cancer. Men vi är fortfarande på ett stadium där vi försöker förstå grundläggande samband, säger Per Jemth.

Forskningen har finansierats av Vetenskapsrådet och Human Frontiers Science Programme.

För information om denna forskning kontakta Per Jemth, e-mail: Per.Jemth@imbim.uu.se, phone:+46-18-471 4557.

Referenser: Haq, S. R., Chi, C. N., Bach, A., Dogan, J., Engström, Å., Hultqvist, G., Karlsson, A., Lundström, P., Montemiglio, L. C., Strømgaard, K., Gianni, S., and Jemth, P. (2012) Side chain interactions form late and cooperatively in the binding reaction between disordered peptides and PDZ domains. J. Am. Chem. Soc. 134, 599-605.

Karlsson, A., Chi, C. N., Engström, Å., and Jemth, P. (2012) The transition state for coupled folding and binding for a flexible beta finger. J. Mol. Biol. 417, 253-261.

Dogan, J., Schmidt, T., Mu, X., Engström, Å., and Jemth, P. (2012) Fast association and slow transitions in the interaction between two intrinsically disordered protein domains. J. Biol. Chem. In press