Dr. Per Rogne, Senior forskningsingeniør ved Institut for Kemi, Umeå Universitet, Sverige

Foto: UMU.se

Adenylatkinase er et essentielt husholdningsenzym, der kontrollerer energibalancen i cellen ved at katalysere den reversible fosforylering af adenylatmonofosfat (AMP) ved hjælp af adenylattrifosfat (ATP) som fosforyldonor. Hvis fosforyldonoren ATP erstattes af det analoge guanosintriphosphat (GTP), reduceres aktiviteten med to størrelsesordener. Både ATP og GTP er til stede i samme koncentrationer i cellerne, henholdsvis 3 mM og 0,5 mM for ATP og GTP. ATP og GTP har imidlertid meget forskellige roller i cellen, idet ATP er den vigtigste energibærer i cellen, mens GTP har specifikke roller i mange signalveje. Derfor er Adk’s selektivitet meget vigtig for at beskytte den intracellulære pool af GTP.
Gennem en undersøgelse, der kombinerer NMR, røntgenkrystallografi og organisk syntese, har vi været i stand til at bestemme det molekylære grundlag for Adk’s selektivitet i forhold til ATP og GTP. Vi har vist, at Adk binder GTP, næsten lige så stærkt som ATP. Det binder dog i en katalytisk hæmmet konformation. ATP-binding binder på den anden side i en konformation, der inducerer en stor, aktiverende konformationsændring i Adk. Desuden består de bindingsflader, der formidler både den produktive ATP-binding og den uproduktive GTP-binding, til dels af de samme aminosyrerester. Ved at syntetisere nye ATP-analoger var vi også i stand til at udpege et enkelt samspil mellem ATP’s adenosin-delen og enzymets rygsøjle, som er afgørende for forskellen i ATP- og GTP-bindingskonformationerne.
Vores resultater er sandsynligvis af generel karakter, da f.eks. alle familier af humane proteinkinaser deler det samme afgørende samspil mellem ATP og proteinets rygsøjle, som vi har undersøgt.