Magnetic relaxation studies of self-associating and membrane proteins

Abstract: Popular Abstract in Swedish Kärnmagnetisk resonans (NMR) har använts för att studera proteiner i vattenlösning. Metoden studerar hur signalen från vatten återgår till jämvikt efter att ha störts från jämvikt med antingen en radiofrekvent puls eller genom en kraftig ändring av magnetfält. Återgången kallas på fackspråk för relaxation och hänger samman med molekylernas rörelse. Kopplingen till molekylernas rörelse gör att man kan få information om hur ett protein rör sig i lösningen. Proteinets rörelse är kopplad till hur stort det är och man kan därför få reda på om proteinet finns i lösningen ett och ett eller om det är samlat i dimerer (två tillsammans) eller till och med dekamerer (tio tillsammans). När proteinet fogas samman till enheter större än en enda molekyl talar man om proteinaggregering eller självassociation. Många proteiner fungerar sammanfogade med andra, men man förstår fortfarande principerna dåligt. NMR-relaxationsmätningarna ger en utmärkt möjlighet att studera proteinernas självassociation och komma underfund med vad som påverkar denna. Förutom i proteiners funktion förekommer proteiners aggregering i många sjukdomsförlopp som man först måste förstå för att förhindra. De proteiner, vars självassocciation studeras i denna avhandling, är BPTI som finns i människokroppen och deltar i bland annat allergiska reaktioner, proteinet lysozym, som är ett bakteriedödande protein som finns i vårt och andra djurs immunförsvar, och proteinet beta-laktoglobulin, som utgör en stor del av det protein som finns i mjölk. De två senare proteinen är också viktiga i livsmedelsindustrin då lysozym också finns i stor mängd i äggvita. Det fjärde proteinet som studeras här är bakteriorhodopsin en proteinpump, ungefär 40 Å stor (0,000004 mm), som drivs med ljusenergi och finns i en saltälskande bakterie som lever på solljus och att sönderdela små molekyler. Vattenmolekyler spelar en viktig roll i funktionen av denna pump och gör att man kan följa pumpens rörelse genom att följa vattens relaxation. Förståelse av pumpens funktion kan ses i perspektiv av nya energikällor. Att lära av små primitiva bakterier och större och mer komplicerade växter är ett av steg på vägen för att kunna konstruera nya och effektivare sätt att fånga in solens energi.