Presenterer ny modell for binding av proteiner

Proteiner er ikke bare naturens byggesteiner, men også dedikerte og dyktige arbeidere som hver fyller en spesifikk rolle. De er forholdsvis store molekyler som omfatter tusenvis av atomer. Selv om proteiner er store for molekyler å være, er de likevel stort sett for små til å observeres direkte. Av den grunn er det ofte nødvendig å lage modeller av dem. Slike modeller tjener disse som et ”modelleringsmikroskop” for å se, via simuleringer, hvordan proteiner oppfører seg. Modellene er bygget ved hjelp av fysiske og kjemiske prinsipper, og slike simuleringer viser seg ofte nyttige for å lære om hvordan protein binder til cellemembraner eller om medikamenter kan binde til proteiner og påvirke deres oppførsel.

Denne doktorgraden handler om en gruppe proteiner som fungerer på overflaten av cellemembraner, såkalt perifere proteiner. De har evnen til å feste seg akkurat lenge nok, til riktig sted, på cellemembranen til å utføre sine oppgaver der. Målet har vært å forstå noen av mekanismene som er avgjørende for deres presisjon og punktlighet.

Binding av perifere proteiner til cellemembraner er styrt av en kombinasjon av ikke-kovalente krefter. Dette er typisk elektrostatiske krefter over lengre avstander, og hydrogenbindinger og hydrofobiske effekter ved nær kontakt. Sterk elektrostatisk adsorpsjon til membranoverflater har generelt vært antatt for perifere proteiner. Likevel viser jeg gjennom mitt arbeid at noen proteiner bryter med denne forestillingen, og utviser kun svak elektrostatisk adsorpsjon. Dette kan til og med være fordelaktig for deres biologiske funksjon.

Oppgaven karakteriserer også kation-pi interaksjoner mellom amino-syrer i proteiner (for eksempel tyrosin) og positivt ladde lipid-hodegrupper i cellemembraner (for eksempel cholin). Slike interaksjoner har vært observert i andre sammenhenger, men er kun nylig beskrevet som en kontaktmekanisme for perifere proteiners gjenkjenning av spesifikke lipider i cellemembraner.

Doktorgraden presenterer en ny generell modell for membranbinding av perifere proteiner, og fremhever nye roller for aromatiske og basiske aminosyrer.

Personalia:

Hanif Muhammad Khan er født i Bangladesh i 1986. Han har en mastergrad i teoretisk kjemi og modellering fra Perugia, Italia fra 2012 og en mastergrad i ingeniørvitenskap fra Kongju-universitetet i Korea fra 2011. Fra februar 2013 har han stipendiat og doktorgradsstudent i molekylærbiologi ved Molekykærbiologisk institutt, UiB.