Functional characterization of dolichol phosphate mannose synthases and development of infrared nanoscopy to study membrane proteins in solution

QC 2025-12-12

Abstract

Membranproteiner är proteiner som är inbäddade i organismers cell- eller

organellmembran. Ungefär en fjärdedel av alla mänskliga proteiner

uppskattas vara membranproteiner, och cirka 60 % av alla läkemedel riktar sig

mot membranproteiner. Korrekt fungerande membranproteiner är dock

livsavgörande för alla levande organismer.

Denna avhandling består av två delar. Först undersöks

dolikolfosfatmannossyntaser (DPMS) med avseende på biokemi och funktion.

Dessa enzymer ansvarar för överföringen av mannos från en

nukleotidsockerdonator till acceptorlipiden dolikolfosfat varvid

dolikolfosfatmannos (Dol-P-Man) bildas. I eukaryoter och arkéer är Dol-PMan

den viktigaste mannosdonatorn för mannosyleringsreaktioner i lumen av

det endoplasmatiska retiklet (ER), samt på den extracellulära sidan av

cellmembranet. Man vet att syntes av Dol-P-Man sker på den cytoplasmatiska

sidan av ER-membranet, motsvarande det yttre cellmembranet hos arkéer,

men frågan kvarstår gällande hur Dol-P-Man transporteras till den andra

sidan där den kan fungera som mannosdonator. Avhandlingen presenterar en

hypotes där DPMS självt ansvarar för transport av den egna produkten.

Hypotesen stöds av kristallografiskt data där Dol-P-Man observeras bundet till

DPMS i ”omvänd orientering” (flipped) som skulle kunna möjliggöra transport

till andra sidan av membranet. Avhandling omfattar även framgångsrik

produktion, rening och funktionell karakterisering av eukaryot DPMS från

modellorganismen Danio rerio (zebrafisk). Denna typ av DPMS liknar det

mänskliga enzymet och kan därför bidra med ökad förstålse för mekanistiska

detaljer bakom DPMS-relaterade sjukdomar.

Den andra delen av avhandlingen berör utveckling av spridningsbaserad

närfältsoptisk mikroskopi (s-SNOM) för att studera proteiner i lösning.

Metoden kan generera bilder och infraröda spektra från prover till en lateral

upplösning i nanometerområdet. Att använde s-SNOM för studier av objekt i

lösning är inte möjligt med ett normalt provsteg men denna begränsning kan

kringgås med hjälp av en vätskeprovcell. Vätskeprovcellen används först för

att undersöka vattnets vibrerande töjning, och därefter utvecklas metoden

vidare för datainsamling på modellmembran bestående av tätt packade

bakteriorhodopsinmolekyler och tillhörande lipider (purple membranes).

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-374005