The structure and function of CYP26B variants in atherosclerosis development

Cytokrom P450 26B1 (CYP26B1) är ett enzym som bryter ned retinolsyra (en typ av A-vitamin) i celler hos eukaryota organismer. Bland annat finns enzymet i celler i blodkärlsväggar där det sitter bundet till det endoplasmatiska nätverket. I vårt projekt skall vi bestämma egenskaperna hos två olika s.k. splitsningsvarianter av CYP26B1. Splitsningsvarianter är proteiner som bildats från samma gen i arvsmassan men som delvis skiljer sig från varandra, till exempel genom att delar av den genetiska koden uteslutits vid bildningen av den ena varianten jämfört med den andra. Den variant där en del av koden uteslutits blir därmed kortare är fullängdsvarianten.

De egenskaper som skall bestämmas är dels hur bra de två varianterna är på att binda retinolsyra till sig, dels hur snabba de är på att bryta ned retinolsyran. Båda dessa egenskaper är viktiga för hur enzymerna fungerar i cellen. Dessa egenskaper beskrivs med hjälp av ett antal enzymspecifika tal (kinetiska konstanter och bindningskonstanter).  För att kunna bestämma dessa konstanter behöver vi kunna producera de två CYP26B1-varianterna i stora mängder och i ren form. Det gör vi dels i tarmbakterien Escherichia coli, dels i odlade däggdjursceller. Vi kommer att bestämma de kinetiska konstanterna för de två splitsningsvarianterna och förväntar oss att den ena varianten av CYP26B1 är betydligt bättre på att binda och bryta ned retinolsyra än den andra.

När väl dessa egenskaper har bestämts vill vi förstå den kemiska anledningen till varför de två varianterna är olika bra på retinolsyranedbrytning. Det gör vi genom att ta de framrenade splitsningsvarianterna och framställa kristaller av dem. I en proteinkristall sitter proteinmolekylerna i ett upprepat geometriskt mönster som gör att de kan studeras med hjälp av röntgenstrålning. Strålningen kommer till viss del att spridas när den passerar genom kristallen p g a att den växelverkar med elektronerna inne i proteinmolekylerna. Genom att mäta strålningens spridning, den s.k. diffraktionen, och behandla dessa mätdata med datorkraft, kan vi beräkna exakt vilken struktur proteinet har ner på atomnivå. Genom att jämföra strukturerna för de två splitsningsvarianterna av CYP26B1 kan vi molekylärt förklara vad det är som orsakat deras olika katalytiska egenskaper. Detta är viktig grundläggande kunskap för att lära oss förstå hur CYP26B1-enzymerna fungerar.

Eftersom den kortare av de två splitsningsvarianterna av CYP26B1 påvisats öka vid åderförkalkning hos människor är det möjligt att den kunskap vi genererar i vårt projekt dessutom kan komma att delvis förklara de roller de olika splitsningsvarianter av CYP26B1 spelar i friska blodkärl och i blodkärl med åderförkalkningsskador. I det långa loppet kan kunskapen därmed också ligga till grund för utvecklandet av nya typer läkemedel mot hjärt- och kärlsjukdomar, s.k. RAMBAs, som hämmar nedbrytningen av Vitamin A. Projektet har i förlängning alltså en möjlig kommersialiseringspotential.

Projektet är också länkat till ett annat av våra forskningsprojekt, "Retinoic acid in acute ischemia and heart failure: from genes to left ventricular performance".

Läs om projektet Retinoic acid in acute ischemia and heart failure: from genes to left ventricular performance.