Nyupptäckt dynamik i bakterietoxin synliggörs med elektronmikroskopi

Denna metod kan skalas upp för en så kallad high throughput screening och skulle möjliggöra screening för andra substanser som förhindrar komplikationer i samband med bakterieinfektioner. Gunnar Schulte och hans forskargrupp var intresserade av att förstå hur Frizzled receptorer kan agera som toxinreceptorer, en del i en händelsekedja som orsakar toxinets patologiska effekter på tarmepitelfunktion. Med hjälp av högupplösande kryogen elektronmikroskopi (CryoEM) har forskargruppen och samarbetspartner på SU och Harvard Medical School funnit att formförändring i toxinet krävs för att toxinet ska kunna interagera med sina receptorer och att bezlotoxumab, en antikropp som används kliniskt för behandling av antibiotika-associerad Clostridioides difficile orsakad diarré, stabiliserar en konformation av toxinet som är stängd för receptorbindning. Arbetet har visat hur bezlotoxumab fungerar på en molekylär nivå. 

“Det här arbetet presenterar vår första proteinstruktur där vi har gjort hela jobbet in house. Det är ett genombrott för min grupp, för Fyfa och kanske till och med för KIs CryoEM facilitet då det handlar om membranbundna proteiner som är lite speciella (svårare) än lösliga proteiner.” 

Gruppen har satsat på rening av membranbunda receptorer där Julia Kinsolving, doktorand hos Gunnar Schulte, haft en viktig del. Dessutom har gruppen gjort stora investeringar, en dryg halv miljon SEK, i starka datorer som verkligen kom till användning, ett riktigt eldprov för infrastrukturen och forskargruppen. Fynden i arbetet och utvecklingen av en cellbaserad bindningsassay för bakterietoxinet TcdB öppnar tekniska möjligheter för att screena efter nya substanser som blockerar interaktionen mellan bakterietoxinet och tarmepitelets receptorer i ramen för en framtida läkemedelsutveckling. 

“Det viktigaste är nog at vi fick bekräftat att vi kan lösa proteinstrukturer med CryoEM, vår premiär! Här var framför allt Julien Bous med sin fantastiska expertis från bl a Montpellier avgörande. Julien har använt machine learning och de senaste analysmetoderna för att luska fram alla häftiga detaljer och dynamiken i bakterietoxinproteinet. Vi har lärt oss mycket vad det gäller strukturanalysen.” 

Vad som händer härnäst blir spännande att följa. Publikationen var för gruppen vid KI en utflykt till mikrobiologin som gruppen inte kommer följa upp. Planen är att återgå till det som de egentligen ville åstadkomma, nämligen få en bättre strukturell upplösning på receptorn, FZD. Arbetet med bakterietoxiner fårsamarbetspartner vid Stockholm Universitet (Prof Pål Stenmark) och vid Harvard Medical School (Associate Professor Min Dong) fortsätta med. Vill du veta mer?  Kontakta Gunnar Schulte eller Julia Kinsolving.