Stort forskningsprojekt undersøger hvordan det ser ud, når proteiner fra HIV og coronavirus binder til medicin

Proteiner er afgørende for alle processer, der gør liv muligt. Derfor er det afgørende at forstå, hvordan de fungerer. For eksempel, når de tillader medicin at virke ved at binde sig til de molekyler, som medicinen består af. En vital proces som indtil videre har været stort set umulig at observere direkte gennem eksperimenter, men som vi har forsøgt at efterligne i lidt ’firkantede’ computermodeller.

"Vores nuværende beskrivelse af proteiner som stillestående molekyler begrænser vores muligheder for at forstå dem. De laver spontane overgange mellem forskellige tilstande og nogle af disse bevægelser er sjældne og ofte usynlige for traditionelle forskningsmetoder. Dette forskningsprojekt skal kaste nyt lys over de usynlige processer, så vi får en dybere forståelse af dem og hvad der egentlig sker, når et protein binder til et andet molekyle,” siger professor Kresten Lindorff-Larsen fra Linderstrøm-Lang Centret for Proteinvidenskab ved Biologisk Institut på Københavns Universitet.

Han skal sammen med Mikael Akke, professor i biofysisk kemi ved Lunds Universitet og Eike-Christian Schulz, forskningsgruppeleder i biokemi og signaltransduktion ved University Medical Center Hamburg-Eppendorf gøre brug af denne store bevilling på godt 65 millioner kroner fra det Europæiske Forskningsråd i et seksårigt metodeudviklingsprojekt.

Resultatet kan sammenlignes med en film

Rent praktisk vil forskerne studere, hvordan proteiner fra vira som HIV og SARS-CoV-2 binder sig til molekyler, der findes naturligt i celler og som ligner dem der findes i medicin. Formålet er at kortlægge hvordan strukturen og energien af proteinerne ændrer sig i løbet af processen.

For at undersøge de bitte små bindingsprocesser i proteinernes verden, er det det nødvendigt at kombinere flere målemetoder, som de tre deltagende forskerhold hver især er eksperter i. På Biologisk Institut bidrager de med molekylære simuleringer og andre beregningsværktøjer, Lunds Universitet udfører kernemagnetisk resonansspektroskopi, mens de i Hamburg er gode til at udføre tidsopløst røntgenkrystallografi.

”Man kan sige, at vi flytter strukturbiologien ind i en ny æra af proteindynamik, hvor det er nødvendigt at kombinere vores forskellige metoder for at forstå og kvantificere alle detaljer. Den ene metode giver værdifuld information til den anden, og ved at kombinere og integrere dem kan vi i fællesskab bidrage til at skabe helt ny viden om, hvordan proteiner og mindre molekyler interagerer,” forklarer Kresten Lindorff-Larsen.

Det endelige resultat kan ifølge forskerne sammenlignes med en avanceret molekylær film der beskriver, hvordan molekyler og proteiner binder sig til hinden. Forskerne håber at få ny indsigt i, hvor lang tid det tager for et lægemiddelmolekyle at binde sig til et protein i kroppen, og hvor længe molekylet forbliver der. Viden, der på længere sigt kan føre til unikt designet og mere effektiv medicin.