Functional characterization of dolichol phosphate mannose synthases and development of infrared nanoscopy to study membrane proteins in solution
Tid: Ti 2026-01-27 kl 13.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Markus M. Keskitalo , Industriell bioteknologi
Opponent: Professor Janne Ihalainen, University of Jyväskylä
Handledare: Professor Christina Divne, Industriell bioteknologi; Professor C. Magnus Johnson, Yt- och korrosionsvetenskap
QC 2025-12-12
Abstract
Membranproteiner är proteiner som är inbäddade i organismers cell- ellerorganellmembran. Ungefär en fjärdedel av alla mänskliga proteineruppskattas vara membranproteiner, och cirka 60 % av alla läkemedel riktar sigmot membranproteiner. Korrekt fungerande membranproteiner är docklivsavgörande för alla levande organismer.
Denna avhandling består av två delar. Först undersöksdolikolfosfatmannossyntaser (DPMS) med avseende på biokemi och funktion.Dessa enzymer ansvarar för överföringen av mannos från ennukleotidsockerdonator till acceptorlipiden dolikolfosfat varviddolikolfosfatmannos (Dol-P-Man) bildas. I eukaryoter och arkéer är Dol-PManden viktigaste mannosdonatorn för mannosyleringsreaktioner i lumen avdet endoplasmatiska retiklet (ER), samt på den extracellulära sidan avcellmembranet. Man vet att syntes av Dol-P-Man sker på den cytoplasmatiskasidan av ER-membranet, motsvarande det yttre cellmembranet hos arkéer,men frågan kvarstår gällande hur Dol-P-Man transporteras till den andrasidan där den kan fungera som mannosdonator. Avhandlingen presenterar enhypotes där DPMS självt ansvarar för transport av den egna produkten.Hypotesen stöds av kristallografiskt data där Dol-P-Man observeras bundet tillDPMS i ”omvänd orientering” (flipped) som skulle kunna möjliggöra transporttill andra sidan av membranet. Avhandling omfattar även framgångsrikproduktion, rening och funktionell karakterisering av eukaryot DPMS frånmodellorganismen Danio rerio (zebrafisk). Denna typ av DPMS liknar detmänskliga enzymet och kan därför bidra med ökad förstålse för mekanistiskadetaljer bakom DPMS-relaterade sjukdomar.
Den andra delen av avhandlingen berör utveckling av spridningsbaseradnärfältsoptisk mikroskopi (s-SNOM) för att studera proteiner i lösning.Metoden kan generera bilder och infraröda spektra från prover till en lateralupplösning i nanometerområdet. Att använde s-SNOM för studier av objekt ilösning är inte möjligt med ett normalt provsteg men denna begränsning kankringgås med hjälp av en vätskeprovcell. Vätskeprovcellen används först föratt undersöka vattnets vibrerande töjning, och därefter utvecklas metodenvidare för datainsamling på modellmembran bestående av tätt packadebakteriorhodopsinmolekyler och tillhörande lipider (purple membranes).