Miðbiksmat í lífefnafræði - Yiming Yang Jónatansdóttir

Heiti ritgerðar:
Áhrif veikrar stýringar umbrotsefna á ensím og þróun nýrra sykurrofshindra (Exploring weak metabolic regulation of glycolytic enzymes for drug discovery)

Nemandi:
Yiming Yang Jónatansdóttir

Doktorsnefnd:
Jens Guðmundur Hjörleifsson, lektor við líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands (leiðbeinandi) Óttar Rolfsson, prófessor við læknadeild Háskóla Íslands Ronny Helland, deildarstjóri efnafræðideildar Háskólans í Tromsø, Noregi. Knut Teigen, prófessor við lífvísindadeild Háskólans í Bergen, Noregi.

Ágrip:
Í umfrymi er virkni ensíma ekki aðeins stjórnað með bindingu hvarfefna í hvarfstöð heldur einnig ýmsum stýrilsameindum til að viðhalda samvægi (e. homeostatsis) í efnaskiptum frumunnar. Flestir slíkir bindlar hafa bindisértækni við styrk á bilinu lág-mM til há-µM, sem endurspeglar dæmigerða styrki umbrotsefna (e. metabolites) innan frumna. Slíkar styrkmælingar eru þó yfirleitt framkvæmdar í roflausn (e. lysate), þar sem engir styrkstiglar eru til staðar, ólíkt þeim flóknu styrkhallöndum sem finnast inni í lifandi frumu. Þegar frumur verða fyrir áreiti eða í sjúkdómsástandi geta styrkir umbrotsefna hækkað skarpt og aukið hlutverk veikra bindla. Því er mikilvægt að rannsaka betur áhrif slíkrar veikrar stjórnunar til að skilja betur hvað gerist þegar frumur verða fyrir áreiti, en einnig til að uppgötva ný bindisvæði fyrir ensímhindrun. Í þessari rannsókn könnuðum við glúkósa-6-fosfatisómerasa (GPI) og tríósafosfatisómerasa (TPI), lykilensím í sykurrofi, sem hugsanleg lyfjamörk gegn krabbameini. Mörg krabbamein reiða sig að mestu á sykurrof fyrir orkuöflun, og hafa sykurrofsensím lengi verið áhugaverð lyfjamörk. Þrátt fyrir tengsl við æxlisvöxt hafa GPI og TPI verið lítið rannsökuð með tilliti til lyfjahæfni. Í þessu verkefni leituðum við að veikum bindiatburðum/hindrun ensímanna með skimum á umbrotsefnasafni með ýmsum lífefnafræðilegum (e. biophysical) aðferðum og að lokum með Röntgenkristallagreiningu. Niðurstöður leiddu í ljós nokkra áður óþekkta veika hindra sem bindast þessum ensímum og var staðfest bindingu flestra þeirra í hvarfstöðvar ensímanna með Röntgengeislagreiningum. Eftir að bindisvæði þessara nýju hindra höfðu verið skilgreind framkvæmdum við sýndarskimun (e. virtual screening) til að finna hindra með betri bindihæfni og lyfjafræðilega eiginleika. Slíkar hermirannsóknir ásamt tilraunum okkar með ný efni gera okkur kleift að þróa 3D-QSAR módel til lyfjaþróunar gegn þessum ensímum. Niðurstöður okkar benda til þess að áhrif veikrar stjórnunar á ensím kunni að vera vanmetin og gæti haft stærra hlutverk í að viðhalda samvægi en áður var talið.