eRapport

Regional teknologiplattform for strukturbiologi og bioinformatikk ved Helse Sør-Øst RHF

Prosjekt
Prosjektnummer
2009100
Ansvarlig person
Magnar Bjørås
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF - Rikshospitalet
Prosjektkategori
Teknologisk kjernefasilitet
Helsekategori
Generic Health Relevance
Forskningsaktivitet
5. Treatment Developement
Rapporter
2010
Den regionale teknologiplattformen betjener forskningsgrupper ved alle foretak tilknyttet Helse Sør-Øst som har behov for støtte innen strukturbiologi og bioinformatikk i sine prosjekter. Støtten omfatter både eksperimentell strukturbestemmelse av proteiner og protein-DNA komplekser, 3D-modellering og strukturanalyser av proteiner samt bioinformatikkanalyser for tolking av kliniske data for potensielle terapeutiske targets.Plattformen har arbeidet med struktur- og bioinformatikkanalyser av en rekke humane proteiner involvert i for eksempel respons ved betennelse og nydannelse av blodårer, immunrespons, kolesterolmetabolisme, biomarkør for lungekreft, elektronoverføringer i DNA syntese, vitamin B12 metabolisme, MSUD, aminosyremetabolisme, fosforylering/signalering, DNA reparasjon og kreft. Plattformen har videre bidratt med kompetanse, infrastruktur og eksperimentelt arbeid hvor man forsøker å designe hemmere mot enzymer, inkludert protein kinaser. 35 ulike prosjekter fra 24 ulike grupper har gitt 12 publiserte artikler (2008-2010), og minst 10 manuskripter er innsendt eller under utarbeiding. Vi har strukturbestemt flere protein-DNA komplekser og disse modellene har gitt verdifull innsikt i hvordan enzymene kan gjenkjenne DNA-skader og korrigere for slike feil. Defekter i DNA reparasjon kan føre til ustabilitet i kromosomene og utvikling av kreft. Modellene viser hvilke deler av proteinene som er essensielle for korrekt funksjon. I ett studium har vi påvist hvordan genetiske varianter av humane DNA-reparasjonsenzymer gir redusert reparasjonskapasitet. Pub: Larsen et al, 2008; Forsbring et al, 2009; Krokeide et al, 2009; Dalhus et al, 2009; Dalhus et al, 2011; Laerdahl et al, 2011. Vi har påvist konserverte områder i et enzym som deltar i nedbryting av et reseptorprotein for kolesteroltransportmolekyler. Lavt nivå av denne reseptoren fører til høyt nivå av kolesterol og økt risiko for blodpropp og hjerteinfarkt. Kjente genetiske varianter i de konserverte områdene av enzymet som bryter ned reseptoren korrelerer med endring i enzymets aktivitet og stabilitet. Enzymet er et potensielt terapeutisk target for legemidler mot forhøyet kolesterolnivå. Pub: Cameron et al, 2008a; Cameron et al, 2008b; Cameron et al, 2009. Chemokiner er små signalproteiner som utskilles av celler under ulike betingelser som feks betennelsesrespons eller skade, og er ofte sortert og konsentrert i separate deler av en normalt fungerende celle. På den måten er de raskt tigjengelig for utskillelse i blodstrømmen som et responssignal. Vi har utført en strukturanalyse av IL-8 for å forklare hvilke elementer som deltar i sortering av chemokiner til avgrensede områder i cellene. Pub: Hol et al, 2009. Sykdommen MSUD er en medfødt metabolsk sykdom som kan gi alvorlige symptomer og hjerneskade, og skyldes defekter i nedbryting av aminosyrer. Vi har analysert flere genetiske varianter av et sentralt enzym i MSUD. Pub: Brodtkorb et al, 2010. Studie av en naturlig mutant av et B-clamp protein har vist at den har endret replikasjonsegenskaper. B-clamp fungerer som en essensiell plattform for DNA polymeraser som skal kopiere DNA ved celledeling. Vi har løst 3D-strukturen til denne mutanten i samarbeid med en ekstern gruppe på Radiumhospitalet. Pub: Johnsen et al, 2011. Proteinet TGR5 er knyttet til betennelsesresponser og til gallesyre homeostasis, og kanskje også i primær scleroserende cholangititt (PSC), som er en kronisk leverbetennelse. Plattformen har vært involvert i analyse av sekvensvariasjoner i genet for å studere korrelasjon mellom genetisk variasjon og proteinaktivitet. Pub: Hov et al, 2010; Melum et al, 2011. Ved hjelp av monoklonale antistoff til bruk i et immunometrisk assay, ble det søkt etter ulike former av proteinet proGRP i serum fra pasienter med small cell lung cancer (SCLC). Plattformen har bidratt med strukturanalyse av proGRP. Pub: Norlund et al, 2009.
2009
Den regionale teknologiplattformen betjener forskningsgrupper ved alle foretak tilknyttet Helse Sør-Øst som har behov for støtte innen strukturbiologi og bioinformatikk i sine prosjekter. Støtten omfatter både eksperimentell strukturbestemmelse av proteiner og protein-DNA komplekser, 3D-modellering og strukturanalyser av proteiner samt bioinformatikkanalyser for tolking av kliniske data for potensielle terapeutiske targets.Bestemmelse av den 3-dimensjonale strukturen til et protein gir en detaljert beskrivelse av molekylet med atomær oppløsning. Slike modeller forteller mye om proteinets biologiske funksjon og dets rolle i biokjemiske prosesser i cellene. Blant annet gir slike modeller verdifull informasjon om hvordan naturlig forekommende genetiske varianter av proteinet (polymorfisme) kan ha ulik biologisk aktivitet. Endringer i aktivitetsnivå eller evne til å samspille med andre proteiner er ofte direkte relatert til sykdom. Strukturmodeller av humane proteiner sammen med data fra sekvensdatabaser og kliniske data utgjør et kraftig analyseverktøy for å forstå sammenhengen mellom sykdom og molekylære mekanismer i cellene. Den 3-dimensjonale strukturen for mange humane proteiner er fremdeles ikke kjent og hver struktur må bestemmes individuelt ved hjelp av avanserte teknikker. Teknologiplattformen innehar kompetanse og infrastruktur for å gjennomføre slike eksperimenter. Noen proteiner kan analyseres ved hjelp av modelleringsverktøy mens andre må studeres eksperimentelt. Plattformen har arbeidet sammen med og assistert forskningsgrupper med struktur- og bioinformatikkanalyser av en rekke humane proteiner involvert i ulike prosesser som for eksempel respons ved betennelse og nydannelse av blodårer, immunrespons, kolesterolmetabolisme, biomarkør for lungekreft, elektronoverføringer i DNA syntese, DNA reparasjon og kreft. Plattformen har videre bidratt med kompetanse, infrastruktur og eksperimentelt arbeid for flere prosjekter hvor man forsøker å designe hemmere mot enzymer, inkludert flere protein kinaser. Vi har strukturbestemt flere protein-DNA komplekser og disse modellene har gitt verdifull innsikt i hvordan enzymene kan gjenkjenne skader i DNA-molekylene i cellene og korrigere for slike feil i sekvensen. Defekter i DNA reparsjon kan føre til ustabililtet i kromosomene og utvikling av kreft. Modellene viser hvilke deler av proteinene som er essensielle for korrekt funksjon. I ett studium har vi påvist hvordan genetiske varianter (mutasjoner) av DNA-reparasjonsenzymer kan gi redusert reparasjonskapasitet. I et annet samarbeidsprosjekt har vi påvist konserverte områder i et enzym som deltar i nedbryting av et reseptorprotein for kolesteroltransportmolekyler. Lavt nivå av denne reseptoren fører til høyt nivå av kolesterol og økt risiko for blodpropp og hjerteinfarkt. Kjente genetiske varianter i de konserverte områdene av enzymet som bryter ned reseptoren korrelerer med endring i enzymets aktivitet og stabilitet. Enzymet er et potensielt terapeutisk target for legemidler mot forhøyet kolesterolnivå. Chemokiner er små signalproteiner som utskilles av celler under ulike betingelser som for eksempel en betennelsesrespons eller skade, og er ofte sortert og konsentrert i separate deler av en normalt fungerende celle. På den måten vil de være raskt tigjengelig for utskillelse i blodstrømmen som et responssignal. Vi har gjennom samarbeid utført en strukturanalyse av et slikt chemokin for å forklare hvilke elementer som deltar i sortering av slike signalmolekyler til avgrensede områder i cellene. Sykdommen MSUD (Maple Syrup Urine Disease) er en medfødt metabolsk sykdom som kan gi alvorlige symptomer og hjerneskade, og skyldes defekter i nedbryting av aminosyrer. Vi har analysert flere genetiske varianter av et sentralt enzym i aminosyrenedbrytingen og ønsker å studere eventuelle korrelasjoner mellom disse mutasjonene og proteinstabilitet/aktivitet. Resultater fra platformens samarbeidsprosjekter har resultert i 7 publikasjoner i 2009 og ytterligere 8 – 10 vitenskapelige artikler er forventet fra det arbeid som allerede er nedlagt, blant annet for studier av genetiske varianter i enzymer involvert i Primær Skleroserende Cholangitt (PSC) og Inflamatory Bowl Disease (IBD).
Vitenskapelige artikler
Hov Johannes R, Keitel Verena, Laerdahl Jon K, Spomer Lina, Ellinghaus Eva, ElSharawy Abdou, Melum Espen, Boberg Kirsten M, Manke Thomas, Balschun Tobias, Schramm Christoph, Bergquist Annika, Weismüller Tobias, Gotthardt Daniel, Rust Christian, Henckaerts Liesbet, Onnie Clive M, Weersma Rinse K, Sterneck Martina, Teufel Andreas, Runz Heiko, Stiehl Adolf, Ponsioen Cyriel Y, Wijmenga Cisca, Vatn Morten H, PubMed.ItemsChoiceType2[], Stokkers Pieter C F, Vermeire Severine, Mathew Christopher G, Lie Benedicte A, Beuers Ulrich, Manns Michael P, Schreiber Stefan, Schrumpf Erik, Häussinger Dieter, Franke Andre, Karlsen Tom H

Mutational characterization of the bile acid receptor TGR5 in primary sclerosing cholangitis.

PLoS One 2010;5(8):e12403. Epub 2010 aug 25

PMID: 20811628

Laerdahl Jon K, Korvald Hanne, Nilsen Line, Dahl-Michelsen Kristin, Rognes Torbjørn, Bjørås Magnar, Alseth Ingrun

Schizosaccharomyces pombe encodes a mutated AP endonuclease 1.

DNA Repair (Amst) 2011 Mar;10(3):296-305. Epub 2010 des 28

PMID: 21193357

Brodtkorb Else, Strand Janne, Backe Paul Hoff, Lund Anne Marie, Bjørås Magnar, Rootwelt Terje, Rootwelt Helge, Woldseth Berit, Eide Lars

Four novel mutations identified in Norwegian patients result in intermittent maple syrup urine disease when combined with the R301C mutation.

Mol Genet Metab 2010 Aug;100(4):324-32. Epub 2010 mai 31

PMID: 20570198

Krokeide Silje Z, Bolstad Nils, Laerdahl Jon K, Bjørås Magnar, Luna Luisa

Expression and purification of NEIL3, a human DNA glycosylase homolog.

Protein Expr Purif 2009 Jun;65(2):160-4. Epub 2008 des 13

PMID: 19121397

Dalhus Bjørn, Laerdahl Jon K, Backe Paul H, Bjørås Magnar

DNA base repair--recognition and initiation of catalysis.

FEMS Microbiol Rev 2009 Nov;33(6):1044-78. Epub 2009 jul 3

PMID: 19659577

Cameron Jamie, Holla Øystein L, Laerdahl Jon K, Kulseth Mari Ann, Berge Knut Erik, Leren Trond P

Mutation S462P in the PCSK9 gene reduces secretion of mutant PCSK9 without affecting the autocatalytic cleavage.

Atherosclerosis 2009 Mar;203(1):161-5. Epub 2008 okt 17

PMID: 19022446

Nordlund Marianne S, Warren David J, Laerdahl Jon K, Paus Elisabeth

Studies on multiple forms of proGRP in serum from small cell lung cancer patients.

Tumour Biol 2009;30(5-6):265-75. Epub 2009 nov 12

PMID: 19907206

Forsbring Monika, Vik Erik S, Dalhus Bjørn, Karlsen Tom H, Bergquist Annika, Schrumpf Erik, Bjørås Magnar, Boberg Kirsten M, Alseth Ingrun

Catalytically impaired hMYH and NEIL1 mutant proteins identified in patients with primary sclerosing cholangitis and cholangiocarcinoma.

Carcinogenesis 2009 Jul;30(7):1147-54. Epub 2009 mai 14

PMID: 19443904

Hol Johanna, Küchler Axel M, Johansen Finn-Eirik, Dalhus Bjørn, Haraldsen Guttorm, Oynebråten Inger

Molecular requirements for sorting of the chemokine interleukin-8/CXCL8 to endothelial Weibel-Palade bodies.

J Biol Chem 2009 Aug;284(35):23532-9. Epub 2009 jul 3

PMID: 19578117

Dalhus Bjørn, Arvai Andrew S, Rosnes Ida, Olsen Øyvind E, Backe Paul H, Alseth Ingrun, Gao Honghai, Cao Weiguo, Tainer John A, Bjørås Magnar

Structures of endonuclease V with DNA reveal initiation of deaminated adenine repair.

Nat Struct Mol Biol 2009 Feb;16(2):138-43. Epub 2009 jan 11

PMID: 19136958

Doktorgrader
Johanna Hol

Sorting, storage and secretion of neutrophil-recruiting CXC chemokines from endothelial cells

Disputert:
august 2010
Hovedveileder:
Professor Guttorm Haraldsen
Ragnhild Sneve

Microbial RNomics and the role of small transmembrane peptides in genotoxic stress control

Disputert:
desember 2010
Hovedveileder:
Professor Magnar Bjørås

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler