Proteiner spelar en avgörande roll i människokroppen. Dessa komplexa molekyler hjälper till att upprätthålla strukturen och funktionen hos organ och vävnader, reglerar cellulär aktivitet på den mest grundläggande nivån.

Att förstå hur dessa proteiner fungerar kan vara nyckeln till att använda dem i kampen mot sjukdomar – en idé som kemister vid University of South Florida har förvandlats till framsteg.

En ny studie, ledd av USF biträdande professor i kemi Ioannis Gelis, Ph.D., publiceras i Naturkommunikation , ger forskare en aldrig tidigare skådad inblick i Hsp90-Cdc37-kinasproteinkomplexets inre funktion.

Ett proteinkomplex är en grupp av individuella proteinmolekyler som kommer samman och interagerar med varandra. Nästan varje cellulär process kräver att dessa komplex bildas för att fungera korrekt. Dock, i många fall, särskilt i närvaro av cellmutationer som hos cancerpatienter, dessa komplex kan ytterligare främja utvecklingen av sjukdomen.

"Om vi ​​lyckas förstå hur detta molekylära maskineri fungerar, vi hoppas att vi sedan kan utveckla nya strategier för att hämma dessa proteiner, sa Gelis.

I proteinkomplexet som studerats av USF -forskargruppen, Hsp90 och Cdc37 fungerar som chaperon eller hjälpproteiner, vilket betyder att deras jobb är att aktivera och skydda "klientens" protein, I detta fall, ett kinas. När den väl har aktiverats, kinaset underlättar sedan en mängd andra cellulära funktioner. Hos friska människor, det här är bra. Men, för cancerceller som bär muterade kinaser, till exempel, korrekt funktion av detta komplex är dåligt eftersom det främjar cancerprogression. I huvudsak, det skyddar cancerceller.

Gelis säger att tanken är att stoppa dessa cancerceller från att fungera som vanligt. Tricket är att förhindra att chaperonproteinerna aktiverar och skyddar klienten, tillåter cellens befintliga försvarsmekanism att naturligt bryta ned det muterade proteinet.

"Det finns många företag och akademiska grupper som aktivt arbetar för att utveckla hämmare som skulle störa dessa komplex, " sade Gelis. "Vårt arbete visar dem hur detta komplex stör under naturliga fysiologiska förhållanden."

Med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, Gelis och hans team kunde få hög upplösning, tredimensionella bilder av dessa proteiner. Forskarna observerade att tillsatsen av endast få atomer till Cdc37 (fosforylering), är en modifiering som resulterar i en betydande strukturell förändring av proteinet. När den initiala fosforyleringen inträffar, Hsp90 upplever sin egen modifiering som får hela komplexet att brytas isär.

"Det är en mycket intrikat och spännande mekanism genom vilken disassociation sker i dessa komplex, ", sade Gelis. "Den kemiska modifieringen i det singulära proteinet är mycket liten men det medför en enorm konformationsförändring som påverkar hela komplexet. De molekylära detaljerna som avslöjas i vår studie bidrar till en mer omfattande förståelse av funktionen hos dessa proteiner och kommer att hjälpa till att utforma bättre läkemedel för behandling av cancer."