Physical chemistry of peptide-lipid co-assembly: from lipid-rich to peptide-rich
Huvudsökande:
Sara Snogerup Linse, professor i fysikalisk kemi
Medsökande:
Ulf Olsson
Daniel Topgaard
Emma Sparr
Peter Jönsson
Lärosäte:
Lunds universitet
Beviljat anslag:
30,7 miljoner kronor under fem år
När proteiner i en lösning spontant klumpar ihop sig, aggregerar som forskarna säger, kan de bilda strukturer som kallas amyloider. En del amyloider kan bli så stora att man ser dem utan mikroskop; trådiga, fiberliknande samlingar. Amyloider har blivit ett populärt forskningsfält, inte minst för att de är viktiga vid flera vanliga sjukdomar. Alzheimers, Parkinsons och plack i blodkärlen är bara några av de tillstånd som hänger samman med amyloidbildning.
Men trots att amyloider har undersökts noga finns det en aspekt som är ganska outforskad: Vad är det som händer om proteinerna när de aggregerar har sällskap av fettmolekyler, lipider.
Det ska en forskargrupp i Lund ta reda på i ett projekt med anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Projektet leds av Sara Snogerup Linse och Emma Sparr, båda professorer i fysikalisk kemi vid Lunds universitet.
– Det som motiverar oss är att vi vet att lipider ofta finns på plats när aggregaten bildas. Så är det till exempel i våra hjärnor, och i många andra biologiska system. Andra forskare har redan funnit lipider i proteinaggregat från hjärnvävnad. Det är alltså inte osannolikt att en lipid kan hänga med i processen. Men vad händer då? Vi vill förstå mekanismen, och det är faktiskt en ganska ny vinkel, säger Emma Sparr.
För bara några år sedan kände de inte till någon annan forskargrupp som studerade samma fenomen. Nu ser de att kollegor som de själva samarbetat med börjar intressera sig för lipiderna.
– Vi har startat en ny inriktning genom det här arbetet, konstaterar Sara Snogerup Linse.
Människocellen är en plats där proteiner och lipider möts; cellens hölje består av fett med proteiner inbäddat i sig. Merparten av dagens forskning kring amyloidbildning handlar om hur proteiner fäster på cellmembranet. Lundaforskarna sätter istället fokus på det som lossnar; proteiner och fetter som flyter iväg och bildar egna strukturer. De vill förstå under vilka förhållanden proteiner och fetter bildar gemensamma aggregat, studera hur protein-fett-samlingar skiljer sig från aggregat med enbart proteiner, och förstå vilka konsekvenser aggregaten får.
– Det kan till exempel gälla om de driver bildandet av nya aggregat, eller transport över olika membran. Men vi går inte in på specifika sjukdomsförlopp. Vi är inte medicinare, och man ska inte gå över gränsen för sin kompetens. Kanske kan vi så småningom testa på celler…?
Sara Snogerup Linse vänder sig till Emma Sparr och provar tanken. Det var de två som utformade projektet, och valde ut vilka kollegor som skulle ingå. De hade jobbat tillsammans i flera år, men med olika inriktning. Sara är expert på proteinerna, Emma på lipiderna.
En sommardag bokade de ett rum på institutionen och ställde sig framför en whiteboard för att skissa. De skrev upp vilka frågor de ville ha svar på, och vad som krävdes för att få det. De funderade på vilka metoder som kunde användas, och vilka personer som borde bjudas in.
Alla i gruppen forskar inom fysikalisk kemi, men de har olika inriktning och expertis. Någon är till exempel bra på att märka proteiner med fluorescerande molekyler och studera dem i mikroskop, en annan är expert på NMR-teknik; en avbildningsteknik där kraftiga magneter används för att avgöra hur enskilda atomer sitter samman i molekyler, och en är expert på röntgen och andra metoder för att analysera aggregatens struktur.
Forskarna i Lund har valt ut tre proteiner för projektet. Två av proteinerna är kända för att växelverka med lipider. Det ena spelar en roll vid Parkinsons sjukdom, och forskarna i Lund har redan arbetat med det i andra sammanhang. Det andra proteinet har de ingen erfarenhet av, men det är känt att det deltar i transporten av fettpartiklar i blodet i den friska människokroppen.
Det tredje proteinet i projektet bildar ett geléaktigt material, en så kallad hydrogel, när det löses i vatten vid neutralt pH. Det förekommer naturligt i människokroppen och ingår i medicinsk forskning. Kanske kan det användas vid utveckling av vätskerika förband, eller som en del av läkemedel som ska frisättas långsamt i kroppen. Än så länge vet forskarna i Lund inte om det här proteinet alls binder till lipider.
– Men det vi vet är att oavsett hur det kommer att användas i framtiden, så kommer det att finnas i en miljö tillsammans med lipider. Det betyder att vi behöver veta om det växelverkar med lipiderna, oavsett om svaret är ja eller nej. Och det är roligt att ha med ett wildcard, säger Sara Snogerup Linse.
Projektet handlar om ren grundforskning. Forskarna utvecklar inte några egna material, läkemedel eller medicinteknik. Men kopplingen till praktisk användning finns där ändå.
– Ju mer man vet om hur ett system faktiskt fungerar, desto lättare blir det att planera försök på högre nivå utan att missa något. Om det här fenomenet visar sig vara viktigt för bildandet av aggregat i kroppen är det något man måste ta hänsyn till när man ska angripa olika sjukdomar, säger Sara Snogerup Linse.
Text Lisa Kirsebom
Bild Magnus Bergström
