Philipp Ochtrop van de Universiteit van Umeå heeft aan een project gewerkt om de twee enzymen AnkX en Lem3 van de ziekteverwekkende bacterie Legionella pneumophila om te zetten in een waardevol hulpmiddel voor de chemische modificatie van eiwitten. Deze nieuwe benadering voor eiwitfunctionalisatie kan wetenschappers in staat stellen de eiwitfunctie te onderzoeken en nieuwe medicijnen te ontwikkelen tegen levensbedreigende ziekten.

De nieuwe techniek, die wordt beschreven in het proefschrift van Philipp Ochtrop, is gebaseerd op een enzymatische reactie die fosfocholinatie wordt genoemd. De fosfocholinatie wordt gekatalyseerd door het eiwit AnkX, die een klein organisch molecuul genaamd CDP-choline gebruikt om een ​​fosfocholinegroep over te dragen naar celeiwitten en daardoor de functie ervan te manipuleren. De fosfocholinatie maakt deel uit van verschillende specifieke chemische reacties die door Legionella pneumophila worden gebruikt om een ​​gastheercel na infectie in te halen en om te zetten in een geschikte omgeving voor de vermenigvuldiging ervan. Deze gebeurtenissen leiden bijgevolg tot het uitbreken van een ernstige longontsteking.

"Het interessante aan de chemie van intracellulaire bacteriën is dat het zo anders is in vergelijking met de chemie van menselijke cellen. Dit is een unieke kans om enzymen van bacteriën te gebruiken in de biochemie, celbiologie en biotechnologie zonder overlappende reactiviteit met de enzymen van menselijke cellen, ’, zegt begeleider Christian Hedberg.

Het idee om AnkX te gebruiken voor het labelen van eiwitten ontstond bij toeval tijdens onderzoeken hoe AnkX bepaalde eiwitten modificeert met fosfocholine. Uit de experimenten bleek dat AnkX zich niet bepaald zorgen maakte over de driedimensionale structuur van zijn doeleiwitten, maar herkende alleen een korte aminozuursequentie in het eiwit. Deze ontdekking leidde tot de conclusie dat elk eiwit door AnkX kan worden gemodificeerd, zolang de juiste aminozuurherkenningssequentie genetisch is toegevoegd.

"In combinatie met CDP-choline-analogen die we synthetisch hebben bereid, de ontwikkelde strategie kan worden gebruikt om eiwitten van belang reversibel te functionaliseren met een reeks nuttige chemische en biofysische handvatten", zegt Philipp Ochtrop.

"Een toekomstig potentieel medisch gebruik voor onze resultaten kan de selectieve etikettering van antilichamen zijn met specifieke medicijnen die bijgevolg op kankercellen zijn gericht en deze doden. Deze benadering zou zeer gunstig zijn en de veelvoorkomende bijwerkingen verminderen die worden vertoond door conventionele kankertherapie."

Philipp Ochtrop heeft zijn studies uitgevoerd in een nauwe en zeer interdisciplinaire samenwerking met een team van onderzoekers onder leiding van professor Aymelt Itzen van de Technische Universiteit in München.