Dr. Per Rogne, senior forskningsingenjör vid Kemiska institutionen, Umeå universitet, Sverige

Foto: UMU.se

Adenylatkinas är ett viktigt hushållsenzym som kontrollerar energibalansen i cellen genom att katalysera den reversibla fosforyleringen av adenylatmonofosfat (AMP), med adenylattrifosfat (ATP) som fosforylgivare. Om fosforyldonatorn ATP ersätts med den analoga guanosintrifosfat (GTP) minskar aktiviteten med två storleksordningar. Både ATP och GTP finns i liknande koncentrationer i cellerna, 3 mM och 0,5 mM för ATP respektive GTP. ATP och GTP har dock mycket olika roller i cellen, ATP är den viktigaste energibäraren i cellen medan GTP har specifika roller i många signalvägar. Därför är Adk:s selektivitet mycket viktig för att skydda den intracellulära poolen av GTP.
Genom en undersökning som kombinerar NMR, röntgenkristallografi och organisk syntes har vi kunnat fastställa den molekylära grunden för Adk:s selektivitet för ATP framför GTP. Vi har visat att Adk binder GTP, nästan lika starkt som ATP. Den binder dock i en katalytiskt hämmad konformation. ATP-bindning, å andra sidan, binder i en konformation som inducerar en stor, aktiverande konformationsförändring i Adk. Dessutom består de bindningsytor som förmedlar både den produktiva ATP-bindningen och den improduktiva GTP-bindningen delvis av samma aminosyrarester. Genom att syntetisera nya ATP-analoger kunde vi också fastställa en enda interaktion mellan ATP:s adenosinmolekyl och enzymets ryggrad som är avgörande för skillnaden i ATP- och GTP-bindningskonformationer.
Våra fynd är troligen av allmän karaktär, eftersom t.ex. alla familjer av humana proteinkinaser delar samma avgörande interaktion mellan ATP och proteinets ryggrad som vi har undersökt.