Aquaporin – vattenkanal i cellmembranet kartlagd
Idag finns teknologi som med extremt hög upplösning gör det möjligt för forskarna att kartlägga strukturen på cellernas minsta beståndsdelar, som kroppens proteiner. Genom att förstå hur proteinerna ser ut och agerar med sin omgivning kan forskarna hitta nycklar till mer effektiva läkemedelsbehandlingar. I en studie ledd från Lunds universitet har man kartlagt strukturen av en kanal i cellmembranet som reglerar vatten- och glycerolinförsel till cellerna, något som har betydelse bland annat vid cancer och diabetes typ 2.
Karin Lindkvist och Peng Huang, försteförfattare till studien om aquaporinernas struktur. Genom forskning om proteiners struktur vill Karin Lindkvist och hennes forskargrupp förstå mer om hur våra celler fungerar – både när vi är friska och sjuka. Kunskap som kan användas vid läkemedelsutveckling. Foto: Ingemar Hultquist, Lunds universitet.
Karin Lindkvist, professor i cellbiologi vid Lunds universitet, forskar på proteinstrukturer, bland annat sådana som finns i cellernas omgivande membran. Ett av de proteiner hon studerar är aquaporin, en sorts vatten- och glycerolkanaler som finns i cellernas membran och som är ansvariga för att reglera flödet och trycket i cellen. Nyligen publicerade hon tillsammans med forskarkollegor en artikel i tidskriften Nature Communications där de bland annat använt just Kryo-EM (kryoelektronmikroskopi) för att undersöka dessa poriners struktur.
– Det är mycket som sker i cellen och proteiner i cellens membran är med och kontrollerar vad som kommer in och ut i ur cellen. Membranproteiner är därför intressanta angreppsmål när man utvecklar nya behandlingar. Man brukar säga att ungefär hälften av alla läkemedel angriper just membranproteiner, säger Karin Lindkvist
”Kanalen som är något av ett mysterium”
Aquaporinerna sitter ihop i komplex av fyra, en struktur som gör att det formas fyra kanaler med en femte central öppning i mitten.
– Den femte kanalen är något av ett mysterium. Det är inte helt klart vad dess funktion är, men i våra studier kan vi se att det finns något där. Vår hypotes är att det är metaboliten glycerol 3-fosfat som transporteras och som sedan tidigare är känt som viktig för betacellers funktion, men det behövs vidare analyser.
Forskarna såg också att komplexen med aquaporiner sitter ihop parvis, något man inte tidigare känt till.
– Detta indikerar att de hjälper till och håller ihop, eller skapar interaktioner, mellan olika celler. Ungefär som en magnet. När vi gjorde studier på betaceller från patienter med typ 2 diabetes upptäckte vi att dessa proteiner är viktiga för att inte utveckla sjukdom, säger Karin Lindkvist och fortsätter;
– Eftersom aquaporiner är viktiga för att inte utveckla diabetes tyder på att de har en mycket viktig funktion i betaceller. Våra strukturella studier visar att aquaporiner eventuellt bidrar till hälsa på många fler sätt än att ”bara” vara en kanal för glycerol och vatten tex transportera byggstenar, så kallade metaboliter, och hålla ihop cellerna i rätt struktur i bukspottkörteln.
Det är även känt att aquaporiner spelar en viktig roll vid cancer, bland annat när det gäller cancercellernas tillväxt och hur de förflyttar sig i kroppen. Man har också sett att de har betydelse när cancerceller bildar nya blodkärl. Nu riktar Karin Lindkvist och forskargruppen in sig på att bestämma strukturen för aquaporiner i komplex med blockerande läkemedelskandidater.
– Aquaporin7 är intressant som målmolekyl för att behandla cancer och vi vill undersöka strukturen för hur den bildar komplex med läkemedelskandidater och även undersöka hur cancercellerna reagerar på dessa läkemedel.
