Forskare vid University of California San Diego har utvecklat ett sätt att mäta hur mutationer i ett par proteiner påverkar cellsignalering hos bakterier. Metoden skulle kunna hjälpa till att identifiera mutationer som gör bakterier resistenta mot antibiotika eller andra behandlingar, och kan även användas för att designa nya läkemedel som riktar sig mot specifika proteinpar.

"Vi är intresserade av att förstå hur mutationer i proteiner kan påverka hur celler kommunicerar med varandra", säger Jeff Hasty, professor i bioteknik vid UC San Diego och senior författare till studien, publicerad 10 november i tidskriften Molecular Systems Biologi. "Detta är viktigt eftersom det kan hjälpa oss att förstå hur mutationer bidrar till sjukdomar, såsom cancer, och hur man utvecklar nya terapier för att rikta in sig på dessa mutationer."

I studien fokuserade Hasty och hans team på ett par proteiner som kallas LuxR och LuxI, som är involverade i cellsignalering i bakterien Vibrio fischeri. V. fischeri är en självlysande bakterie som lever i ljusorganen hos vissa fiskar och bläckfiskar. När V. fischeri-celler utsätts för en viss kemikalie interagerar LuxR och LuxI för att aktivera en gen som producerar luciferas, ett enzym som avger ljus.

Forskarna använde en teknik som kallas fluorescensresonansenergiöverföring (FRET) för att mäta interaktionen mellan LuxR och LuxI. FRET är en process där energi överförs från en fluorescerande molekyl till en annan. Forskarna fäste en fluorescerande molekyl till LuxR och en annan till LuxI och använde sedan ett mikroskop för att mäta mängden energiöverföring mellan de två molekylerna.

Forskarna fann att mutationer i antingen LuxR eller LuxI kunde påverka interaktionen mellan de två proteinerna, och att styrkan av interaktionen var korrelerad med nivån av ljusproduktion. Detta tyder på att mutationer som stör interaktionen mellan LuxR och LuxI skulle kunna göra V. fischeri-celler mindre känsliga för den kemiska signal som utlöser ljusproduktion.

Forskarna fann också att mutationer i LuxR och LuxI kunde ha olika effekter beroende på i vilket sammanhang de inträffade. Till exempel, en mutation som störde interaktionen mellan LuxR och LuxI i en stam av V. fischeri hade inte samma effekt i en annan stam. Detta tyder på att effekterna av mutationer kan vara kontextberoende, och att det är viktigt att ta hänsyn till den specifika miljö i vilken en mutation uppstår när man tolkar dess effekter.

"Vår studie ger ett sätt att mäta effekterna av mutationer på proteininteraktioner på ett kvantitativt sätt", säger Hasty. "Denna information kan hjälpa oss att förstå hur mutationer bidrar till sjukdom och hur man utformar nya terapier för att rikta in sig på dessa mutationer."

Förutom Hasty var studien också medförfattare av UC San Diego doktorand Alexander Wong och postdoktorn Michael Harrington. Studien stöddes av National Institutes of Health.