Avidiinin rakenteeseen pohjautuvien pienmolekyylejä sitovien proteiinien, antidiinien, kehittäminen

Alkaa
Alkaa kello
12.00
Paikka

Arvo-rakennus, auditorio F115, Arvo Ylpön katu 34

FM Soili Lehtosen väitöstilaisuus

Avidin as an Alternative Scaffold : Development of avidin-based small molecule binding proteins, antidins (Avidiinin rakenteeseen pohjautuvien pienmolekyylejä sitovien proteiinien, antidiinien, kehittäminen)

Väitöskirja kuuluu lääketieteellisen teknologian ja bioteknologian alaan.

Vastaväittäjänä on dosentti Kari Airenne (Itä-Suomen yliopisto). Kustoksena toimii emeritusprofessori Markku Kulomaa.

Väitöstilaisuuden kieli on suomi.

Vasta-aineille vaihtoehtoisten sitojaproteiinien kehittäminen

Vasta-aineet ovat immuunipuolustusjärjestelmämme tuottamia erityisiä sitojaproteiineja, jotka kykenevät tunnistamaan lähes minkä tahansa vieraan molekyylin. Niitä onkin hyödynnetty jo melkein vuosisadan ajan sekä arvokkaina laboratorioreagensseina biotieteissä että lääkkeinä. Viime vuosina vasta-aineisiin perustuvat reagenssit ovat saaneet haastajikseen uudenlaisia sitojaproteiineja, jotka tarjoavat tiettyihin sovelluksiin vasta-aineita parempia ominaisuuksia. Tämän väitöskirjan tavoite oli kehittää avidiini-proteiinin rakenteeseen perustuvia uusia sitojaproteiineja erilaisille pienmolekyyleille, joille vasta-aineiden kehittäminen on ollut haastavaa. Avidiini on kananmunan valkuaisesta peräisin oleva poikkeuksellisen kestävä proteiini, joka kykenee sitomaan biotiinia (vitamiinia B7) poikkeuksellisen tiukasti. Tämä avidiinin ja biotiinin välinen vuorovaikutus on voimakkain tunnettu ja luonnosta löydetty ei-kovalenttinen vuorovaikutus proteiinin ja siihen sitoutuvan kohdemolekyylin välillä. Avidiinin rakenne, toiminta ja näiden välinen yhteys tunnetaan hyvin, ja proteiinin tiedetään kestävän hyvin geneettistä muokkausta, varsinkin silmukkarakenteidensa osalta. Avidiini kuuluu calyciini-rakenneperheeseen, josta erilaisten lipokaliini-proteiinien sitomisominaisuuksia on vastaavasti onnistuneesti muokattu jo aiemmin.

Uusien sitojaproteiinien kehittämiseksi käytettiin vastaavaa menetelmää kuin millä vasta-ainemolekyylejäkin kehitetään laboratorioissa. Proteiinit koostuvat toisiinsa kovalenttisesti sitoutuneista aminohappotähteistä, joiden järjestys määräytyy DNA:n perusteella. Avidiinin silmukkarakenteissa sijaitsevia biotiinin sitomiseen osallistuvia aminohappotähteiteitä muokattiin hyödyntämällä kohdennettua satunnaismutageneesiä ja näin koottiin miljoonista erilaisista avidiinimutanteista koostuvia kokoelmia, kirjastoja. Sitomisominaisuuksiltaan halutunkaltaiset mutantit pystyttiin kirjastoista valikoimaan sitten ns. faaginäyttömenetelmän avulla: Siinä bakteeria infektoivan viruksen pinnalla esitellään aina yhdenlaista mutanttia, jolloin ko. proteiinimutantin sitomiskykyä kohdemolekyyliin pystytään testaamaan ja hyviä sitojia saa helposti monistettua bakteerisoluissa. Ensimmäisenä kohdemolekyylinä oli testosteroni, jolle saatiin kootusta avidiinikirjastosta valikoitua mikromolaarisen sitomiskyvyn omaava sitoja. Kyseistä sitomisproteiinia edelleen muokkaamalla saatiin proteiinin luontaista biotiininsitomiskykyä edelleen vähennettyä. Myöhemmin kolme erilaista avidiinikirjastoa yhdistettiin ja niistä saatiin onnistuneesti valikoitua erilaisia diagnostisesti merkittäviä pienmolekyylejä sitovia avidiinimutantteja, jotka nimesimme antidiineiksi. Avidiini-rakenteen osoitettiin näin olevan muokattavissa sitomaan useampiakin erilaisia kohdemolekyylejä, joten sitä voitaisiin käyttää uusien sitojaproteiinien kehittämisessä.  

Uusien sitojien kehittämisen lisäksi tässä väitöskirjaprojektissa kehitettiin myös proteiinikirjaston kokoamisessa käytettäviä menetelmiä.

                                          ******

Soili Lehtonen on syntynyt Pirkkalassa ja hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon Jyväskylän yliopistossa. Nykyisin hän toimii tutkijana ja tohtoriopiskelijana Tampereen yliopistossa.

Lehtosen väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 2305, Tampere University Press, Tampere 2017. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1809, Tampere University Press 2017.