Alla organismer, vare sig det är en människa, mask eller bakterie, behöver skapa nya celler – för att växa eller för att byta ut gamla celler. Innan en cell delar sig behöver den kopiera hela sitt DNA, ritningen för organismen. När DNA kopieras är det viktigt att det finns precis så mycket av de fyra olika byggstenarna som krävs. För mycket eller för lite av en eller flera av byggstenarna leder till mutationer som i förlängningen kan leda till cancer. Enzymet som tillverkar byggstenarna kallas RNR (ribonukleotidreduktas) och består av två olika proteiner, ett stort och ett litet, som måste vara i kontakt med varandra. RNR reglerar mängden av de olika byggstenarna genom en separat del, den så kallade ATP-konen. I alla RNR som hittills studerats är ATP-konen fäst vid enzymets större protein.

– I en marin bakterie fann vi till vår överraskning att ATP-konen fanns i enzymets mindre protein. Vi har tagit reda på att det nya RNR-enzymet fortfarande kan reglera mängden av de olika byggstenarna och hur det fungerar, säger Inna Rozman Grinberg, forskare vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet.

Tillsammans med forskare vid bland annat Lunds, Umeå och Uppsala universitet publicerade Inna Rozman Grinberg upptäckten i den ansedda vetenskapliga tidskriften eLife 2 februari 2018.

Fungerar som en strömbrytare

När det behövs byggstenar för DNA-kopieringen är RNR-enzymet aktivt, och när det finns tillräckligt med byggstenar stängs enzymet av. ATP-konen fungerar som en “strömbrytare” och utan den är enzymet alltid på. Med hjälp av röntgenkristallografi bestämde forskarna enzymets tredimensionella struktur.

– Vi fann då att det inaktiva enzymet bildas när flera av de små proteinerna i enzymet klistras ihop via ATP-konen så att de inte kommer i kontakt med det stora proteinet på rätt sätt. Det var verkligen oväntat att en så grundläggande reglering av mängden DNA-byggstenar fungerar lika bra när den är fäst vid det mindre proteinet i enzymets som när den är fäst vid dess större, säger Inna Rozman Grinberg.

En oväntad evolutionär händelse

Forskargruppen har tidigare observerat att ATP-koner verkar dyka upp och försvinna i olika RNR-enzymer i en, med evolutionära mått, ganska snabb process. Liknande processer har också beskrivits i andra enzymer, men det är första gången någon beskrivit att den reglerande delen av ett enzym “hoppat” från ett protein i enzymet till ett annat.

– Även om våra studier gäller en marin bakterie, är det generellt intressant att reglering av proteiner kan ta så många evolutionära vägar. Vi har visat att ATP-konen kan fungera som strömbrytare i mer än ett sammanhang. Våra resultat kanske kan komma till nytta vid utveckling av nya antibiotika och i industriella sammanhang där det är viktigt att stänga av och sätta på enzym som används i produktionen av kemikalier, säger Inna Rozman Grinberg.

Om studien

Novel ATP-cone-driven allosteric regulation of ribonucleotide reductase via the radical-generating subunit är publicerad i den vetenskapliga tidskriften eLife, januari 2018