Expression and purification of membrane proteins: Focus on the G-protein coupled receptor MC4r

Abstract: Popular Abstract in Swedish 10.SWEDISH SUMMARY(Populärvetenskaplig sammanfattning) Proteiner är viktiga byggstenar i cellen och är uppbyggda av kroppens tjugo olika aminosyror. Varje protein har en unik egenskap och spelar en viktig roll för cellens funktion. Vissa proteiner löser sig i vatten (hydrofila) medan andra är olösliga (hydrofoba). Membranproteiner är hydrofoba proteiner som är inbäddade i cellens membran. Dessa består av lipider och avgränsar celler och cellens olika delar. Membranproteiner deltager i otaliga funktioner i kroppen. Därför är det speciellt viktigt att få större kunskap om dessa proteiner för att kunna göra framsteg inom läkemedelsindustrin och utveckla nya läkemedel. Denna avhandling behandlar två olika membranproteiner som finns i kroppen, melanocortin 4 receptorn (MC4r) och enzymet 11 b-hydroxysteroid dehydrogenase typ 1 (11b-HSD1). För att studera proteiner utanför människokroppen brukar dessa tillverkas i en annan värdorganism. Genom att sätta in genen, som kodar för proteinet, hos en annan organism kommer denna att producera proteinet. Detta kallas att man uttrycker proteinet rekombinant. De rekombinanta proteinerna isoleras och karaktäriseras för att studera deras biologiska funktion. För att kunna isolera hydrofoba proteiner från cellen används detergenter vilka är amfifila, det vill säga de har en hydrofil och en hydrofob del. Vid tillsats av detergenter delas cellmembranen upp och protein-detergent komplex bildas. Detta kallas solubilisering. Protein-detergent komplexen är hydrofila och håller sig i lösning. Efter solubilisering kan upprening av specifika membranproteiner utföras med hjälp av separationsmetoder där kontaminanter tas bort. I avhandlingen har kromatografi och vattenhaltiga två-fas system använts för upprening av membranproteiner. I avhandlingens två första artiklar studeras uttrycket av MC4r i mammalieceller och insektsceller. Studierna visar att det är möjligt att uttrycka MC4r i de olika organismerna. Genom att aktivera proteinet med olika bindande molekyler kan man karaktärisera receptorn. I artiklarna visas att MC4r kan förmedla signaler över membranet till ett aktiveringsprotein, som kallas G-protein, för vidare signalering i cellen. I artikel tre beskrivs en ny metod för isolering av membranproteiner som bygger på kombination av vattenhaltiga detergent/polymer system och affinitetsmatris. Metoden tillämpades på upprening av 11 b-HSD 1 och visades vara mer effektiv än affinitetskromatografi. I artikel fyra har en isolering gjorts av MC4r genom att använda olika kromatografimetoder. Resultaten visar att det går att isolera proteinet och avlägsna alla kontaminanter. Dessa studier är viktiga för kunskap om membranproteiner, vilket kan leda till att nya läkemedel utvecklas.