Mikä proteiineissa voi oikein kiinnostaa?

Joskus pienenä ekaluokkalaisena biokemistinä ihmettelin, mikä proteiineissä voi olla niin jännää, että joku haluaisi tutkia niitä työkseen, vaikka minulla alkoi jo olla jonkinlainen käsitys siitä, mitä proteiinit ovat. Proteiineista tulee yleensä ensimmäiseksi mieleen ravinto, proteiinirahkat ja "#fitlife, protskuja pitää saada paljon ravinnosta, että haba kasvaa". Todellisuudessa proteiinit ovat paljon muutakin kuin pelkkää ravintoa.

Kun lukiossa ensimmäisen kerran puhuttiin proteiineista, jäi aika epäselväksi mitä ne oikein on. "Ne on valkuaisaineita, elimistön rakennuspalikoita, ne muodostuu aminohapoista." No sellaisiahan ne on, mutta oma käsitys proteiineista oli aika pitkään vaan, että ne on jotain pikkujuttuja, jotka vaan tekee elimistössä jotain.

No mitä kaikkea proteiinit sitten tekee? Jos vastaan tähän, että ne tekee melkein mitä vaan, mitä elimistössä pitää tehdä, niin se ei oikeastaan kerro mitään. Ajattelinkin siis liittää tähän muutaman esimerkin.

Kinesiini

 

Kinesiini on siis tuo, juttu, joka "kävelee" tuota "nauhaa" pitkin. Solussa, tuman ja solukalvon välillä risteilee tuollainen putkista (eli mikrotubuluksista) muodostuva verkko, jota pitkin voidaan kuljetella kaikenlaisia rakkuloita ja soluelimiä, tai niitä siirtelemällä voidaan esimerkiksi muokata solun muotoa. Tässä videossa kinesiini siis kuljettaa rakkulaa mikrotubulusta pitkin. Kinesiini on moottoriproteiini ja se saa energiansa ATP:stä. On ihan uskomatonta miettiä, miten jotain noin monimutkaista syntyy toisiinsa liitetyistä aminohapoista: tuollainen pikku "robotti", joka käppäilee menemään. (1)

Tässä on esimerkki siitä, miltä mikrotubulusten muodostama verkko näyttää oikeassa solussa. Mikrotubulukset on värjätty vihreällä ja tumat sinisellä. Kuva on otettu Solun biologia -kurssilla.

GroEL-GroES

En saa jostain syystä upotettua videota tähän, mutta linkki on tässä: https://www.youtube.com/watch?v=--NcNeLc1mo 

Tämä on siis E. coli -bakteerin proteiini, joka auttaa muita proteiineja muokkautumaan sellaiseksi kuin niiden pitää. Jos proteiini ei ole muodostunut oikein, GroEL (purnukka) nappaa sen sisäänsä ja GroES (kansi) peittää GroEL:n. Olosuhteet muuttuvat "suljetun purnukan" sisällä, niin, että sisällä oleva proteiini kääntyy oikean muotoiseksi. (2)

Ja nyt tällaista aasinsiltaa pitkin pääsenkin kertomaan vähän kandiaiheeseeni liittyviä juttuja. Muhahhahaa.

Matriksin metalloproteinaasi-8 (MMP-8)

Ensimmäinen mielikuva matriksin metalloproteinaaseista. Ei oikea proteiini.

Kiinnostuin matriksin metalloproteinaaseista oikeastaan jo viime keväänä Proteiinikemian kurssilla. Kurssin aikana piti pitää esitelmä jostakin proteiinista, joka liittyy jotenkin lääketieteeseen tai teollisuuteen. Huomasin yhtenä aamuna, että tänään pitää ilmoittaa minkä proteiinin on valinnut ja googlasin nopeasti "cancer protein" tai jotain sen tapaista ja valitsin ensimmäisen proteiinin, joka tuli vastaan. Tässä vaiheessa jonkun yksittäisen proteiinien toiminta, puhumattakeen rakenteen miettimisestä, tuntui vielä aika tylsältä ja irralliselta.

MMP-8 on siis yksi monista matriksin metalloproteinaasista. Matriksin metalloproteinaasit eivät sinänsä ole mitään syöpäproteiineja. Niiden tehtävä on normaalissa elimistössä muokata solujen välissä olevaa tilaa, jossa on kaikenlaisia solujen erittämiä aineita, kuten kollageenia (eräänlaista kovaa säiettä), joka on siis tarkalleen ottaen se molekyyli mitä MMP-8 katkoo. Solujen välinen tila säätelee siihen yhteydessä olevia soluja (selviytymistä ja kehitystä jne.). Esimerkiksi rintojen solujen välistä tilaa muokataan sen mukaan, millaisia hormoneja munasarjat tuottavat. Kollageenia siis rakennetaan ja pilkotaan tarpeen mukaan.

Aluksi ajateltiin, että MMP-8 tehtävä oli ainoastaan kollageenin pilkkominen, sitten huomattiin kuitenkin miten paljon se lähettää viestejä, jotka vaikuttavat siihen mitä muita proteiineja aletaan tuottamaan. Syöpäsolut tuottavat yleensä normaalia enemmän matriksin metalloproteinaaseja, sillä niiden täytyy päästä leviämään isolle alueelle ympäristöön, jolloin solujen välistä tilaa täytyy rikkoa. Alunperin ajateltiin, että on tosi huono homma, jos syöpäsolu erittää matriksin metalloproteinaaseja, koska se lisää syöpäsolun leviämistä. Useimmat matriksin metalloproteinaasit toimivatkin näin, mutta MMP-8 saattaa olla jonkinlainen "hyvis" esimerkiksi rintasyövässä. Asia on vielä aika epäselvä, mutta korkeat MMP-8 pitoisuudet rintasyövissä on yhdistetty parempaan selviytymistodennäköisyyteen ja kasvaimen pienempään kokoon alkuvaiheessa useissa tutkimuksissa. Myöhemässä vaiheessa se lisää etäpesäkkeiden syntymistä. Kuitenkaan vielä ei tiedetä tarkalleen (tai ainakaan en löytänyt sellaista tutkimusta), jossa kerrottaisiin miten MMP-8 toimii "syöpää vastaan", mutta sen tiedetään olevan eräänlainen säätelijä. Tämä on tosi mielenkiintoista, koska MMP-8 tiedetään myös lisäävän sellaisten tulehdusaineiden määrää, jotka lisäävät etäpesäkkeiden syntymistä.

(3)(4)(5)

Lähteet:
1) Heino J, Vuento M: Biokemian ja solubiologian perusteet (2010) s. 207 - 208
2) Voet D. et al: Principles of Biochemistry (2008) s. 165 - 168
3) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18366705
4) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23632023
5) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18413742