Anders Hofer Lab

Nukleotider behövs som energibärare och som byggstenar för att tillverka DNA och RNA och kan indelas i puriner och pyrimidiner. Många patogener saknar viktiga enzym för nukleotidsyntes, speciellt är det ofta syntesen av puriner som saknas. Dessa patogener utnyttjar i stället förstadier till nukleotiderna (ribonukleosider, deoxyribonukleosider och kvävebaser) som kan tas från värdorganismen. När det gäller ribonukleosider och deoxyribonukleosider så måste de genomgå fosforylering i tre steg för att kunna användas som byggstenar till RNA och DNA.

Vi studerar dels enzymerna som är ansvariga för det första fosforyleringssteget i patogenerna men har även ett projekt där vi studerar regleringen av enzymet ribonukleotidreduktas som har en nyckelroll för att tillverka DNA-byggstenar. 

Nukleotidmetabolism i patogener

Trypanosoma brucei är en encellig parasit som sprids med tsetseflugor och orsakar den dödliga sjukdomen afrikansk sömnsjuka. I det här projektet utnyttjar vi att parasiten inte kan tillverka puriner själv och därför är helt beroende av enzym som används för att utnyttja redan färdiga puriner som tas upp från den omgivande miljön i kroppen. Ett av dessa enzym är adenosinkinas som används för att fosforylera en av purinerna, adenosin. som tas upp från blodet och andra kroppsvätskor som parasiten lever i. Vi utnyttjar denna svaga punkt hos parasiten genom att utveckla substanser (adenosinanaloger) som liknar adenosin men dödar parasiten efter att ha aktiverats av enzymet.

Trypanosoma brucei är en encellig parasit som sprids med tsetseflugor och orsakar afrikansk sömnsjuka.

ImageAnders Hofer

Projektet har numera brettats till att även inkludera patogenerna Giardia intestinalis, Trichomonas vaginalis och Borrelia burgdorferi. Giardia intestinalis orsakar giardiasis, en allvarlig diarré som ibland kan vara dödlig medan Trichomonas vaginalis orsakar trichomoniasis en könssjukdom där man funnit koppling till livmoderhalscancer. Behandlingarna av giardiasis, trichomoniasis och afrikansk sömnsjuka ger biverkningar och man lyckas inte alltid bota sjukdomen. När det gäller borrelia ser situationen bättre ut men med den ökande antibiotikaresistensen finns det även här ett behov av att utveckla nya mediciner. Till skillnad från befintliga läkemedel kommer de substanser vi inriktar oss på här vara specifikt skräddarsydda för de patogener vi studerar och man minimerar då risken att läkemedelsresistens sprids mellan olika patogener.

Giardia intestinalis och Borrelia burgdorferi saknar enzymet ribonukleotidreduktas och kan därför själva inte använda de novo-syntes för att tillverka de byggstenar som behövs till DNA. I detta fall måste således DNA-byggstenarna (deoxyribonukleosider) tas upp från omgivningen och fosforyleras. När det gäller Trichomonas vaginalis så saknar den flertalet olika enzymer för tillverkning av byggstenar för RNA och DNA. Studierna av de olika enzymerna i de tre patogenerna kan utnyttjas för att utveckla nukleosidanaloger som efter enzymaktivering skadar patogenerna.

I ett oberoende projekt som är mer av grundforskningskaraktär studerar vi hur tillverkningen av de fyra DNA-byggstenarna dCTP, dTTP, dGTP och dATP är reglerad i cellen. Detta sker bland annat genom att ribonuklotidreduktas och andra enzymer som behövs i processen kan oligomerisera och bilda strukturer med högre eller lägre aktivitet. Denna process skiljer sig mellan olika arter och en del av projektet är att studera hur de bildade strukturerna skiljer sig från det mammala enzymet i patogener såsom Pseudomonas aeruginosa, Clostridium botulinum och Helicobacter pylori. Detta projekt är teknikdrivet för att kunna mäta vilka komplex som kan bildas vid fysiologiska koncentrationer av enzymet och vi använder oss av metoder såsom GEMMA (gas-phase electrophoretic macromolecular mobility analysis) och massfotometri. Vi utvecklar även nya metoder för mätningen av de fyra DNA-byggstenarna i olika organismer och celltyper för att göra mätningarna mer tillförlitliga, användbara med mindre mängd material och validerade med fler sorters celltyper.

Farahnaz Ranjbarian gör en analys av nukleotider med HPLC.

ImageMattias Pettersson