Ny studie visar hur proteiner utsöndras genom cellens membran

För första gången har nu forskare lyckats mäta den elektrostatiska kraft som påverkar laddade aminosyror i ett protein, när proteinkedjan passerar genom cellmembranet i en bakterie. Det är forskare vid Stockholms universitet som har gjort studien som idag publiceras i tidningen Nature Structural and Molecular Biology.

Studien har använt en indirekt kraftmätningsmetod som bygger på att vissa korta proteinsekvenser bara kan tillverkas av ribosomen om den växande proteinkedjan samtidigt påverkas av en yttre dragkraft. Ribosomen är den maskin som sköter cellens proteinsyntes. Forskarna har designat sitt experiment så att denna yttre dragkraft genereras genom att membranpotentialen “drar i” laddade aminosyror i proteinkedjan, och kan på så sätt uppskatta kraften genom att mäta hur lätt eller svårt ribosomen har att tillverka den “blockerande” sekvensen i proteinet.

– Studien ger nya insikter i hur proteiner utsöndras genom cellens membran. Den nya kraftmätningsmetoden kan också användas i andra sammanhang där man vill mäta krafter som påverkar en proteinkedja inuti en levande cell, säger Gunnar von Heijne vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet.

Alla celler omges av tunna, fettrika membran som skyddar dem från omgivningen och förhindrar att molekyler läcker ut eller in i cellen. I cellmembranen sitter membranproteiner som på ett kontrollerat sätt kan pumpa in t.ex. energirika kemiska föreningar i cellen, eller låta laddade joner passera membranet. Sådana transportprocesser drivs i många fall av en elektrisk potential över cellmembranet, det vill säga membranet fungerar ungefär som en kondensator i en elektrisk krets.

Under passagen genom membranet påverkas en laddad molekyl eller jon av en stark elektrostatisk kraft som genereras av membranpotentialen. Vid sidan om små molekyler och joner kan celler också utsöndra stora proteiner genom att ”trä” proteinkedjan genom membranet samtidigt som den tillverkas. Precis som små molekyler känner av en elektrostatisk kraft när de passerar genom ett membran påverkas även laddade aminosyror i en proteinkedja av samma sorts kraft vid membranpassagen. Det är denna kraft som forskarna nu har kunna mäta.
Länk till artikeln i Nature Structural and Molecular Biology

Forskarna bakom studien är även anknutna till Uppsala universitet och SciLifeLab.

För ytterligare information
Gunnar von Heijne, professor vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet, mobil 0703-94 11 07, e-post gunnar.von.heijne@dbb.su.se