Norsk forskningsgjennombrudd avslører funksjonen til to ukjente enzymer hos mennesker

Grunnforskningen gir kunnskap om den biokjemiske og biologiske funksjonen til enzymer i en menneskecelle

Ny kunnskap om enzymer hos mennesker

Forskningen er drevet fram av Erna Davydova og Jedrzej Malecki, begge forskere ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo, og utført i samarbeid med forskere fra syv land. Resultatene er nylig publisert som to forskningsartikler i de prestisjetunge tidsskrifteneNature Communications og Nucleic Acids Research, og avslører funksjonen til to ukjente enzymer hos mennesker.

Enzymer lager viktige metyleringer

I alle kroppens celler foregår det ustanselig utallige biokjemiske reaksjoner, og disse utføres (katalyseres) av tusenvis av ulike proteiner, som kalles enzymer. Men for flere av disse reaksjonene er det stadig ukjent hvilke enzymer som katalyserer dem, og tilsvarende - det finnes en rekke antatte enzymer, hvor man ennå ikke har funnet reaksjonen de katalyserer.

I forskningsgruppen ledet av professor Pål Falnes har man gjennom flere år prøvd å finne funksjonen til en viss type ikke-karakteriserte enzymer, kalt metyltransferaser. De sørger for at andre proteiner merkes med en liten kjemisk gruppe, en såkalt metylgruppe. Slike metyleringer er viktige for å regulere og optimalisere funksjonen til proteinene, og mange proteinmetyleringer er såkalte epigenetiske modifikasjoner, det vil si at de regulerer genene og kan arves fra en generasjon til den neste.

Proteiner er satt sammen i lange kjeder bestående av 20 ulike aminosyrer, men det er ikke alle disse aminosyrene som blir metylert, og forskningen så langt har fokusert på visse aminosyrer som har spesielt mye metylering. Det har vært kjent i over 50 år at noen få men viktige proteiner er metylert på en aminosyre kalt histidin, men dette har vært lite studert og betydningen uklar. Imidlertid har ny teknologi, bl.a. CRISPR-metoden for genredigering og såkalt protein-massespektrometri, gjort det lettere å gjøre gode eksperimenter for å undersøke proteinmetylering, og den første metyltransferasen som kan metylere histidin i menneskeproteiner ble rapportert for omtrent to år siden.

To nye menneske-enzymer oppdaget

Nylig har forskerne fra Institutt for biovitenskap Erna Davydova og Jedrzej Malecki gjort flere viktige funn på histidinmetylering, presentert gjennom to artikler i de prestisjetunge tidsskriftene Nature Communications og Nucleic Acids Research. I disse to arbeidene viser Davydova og Malecki at to ukjente enzymer (kalt METTL9 og METTL18) utfører histidinmetylering, og dermed er blant de få menneske-enzymene som kan gjøre dette.

Davydovas studie viser at histidinmetylering er mer utbredt enn tidligere antatt, og at det er viktig for cellens energiomsetning og kan regulere proteiners evner til å binde visse viktig spormetaller. I sitt arbeid beskriver Malecki et enzym som metylerer en nøkkelkomponent i cellens maskineri for å lage proteiner, og dermed bidrar til at proteinproduksjonen er effektiv og nøyaktig.

Mulig medisinsk betydning

Dette er grunnforskning som gir kunnskap om den biokjemiske og biologiske funksjonen til proteinene, og dermed genene, i en menneskecelle. Betydningen av funnene understrekes av at også encellede organismer, f. eks. alger og gjærsopp, også har slike enzymer, noe som viser at de har en grunnleggende og viktig funksjon i cellens "daglige liv". Disse funnene har også potensielt medisinske anvendelser, f. eks. for å bedre forstå de molekylære mekanismene som underligger sykdommer, samt å utvikle nye typer behandling.