FM Juha Määtän lääketieteellisen teknologian ja bioteknologian alaan kuuluva väitöskirja

Structural and Functional Characterization of Engineered Avidin Proteins (Muokattujen avidiini proteiinien rakenteen ja toiminnan karakterisointi)

tarkastetaan 11.6.2010 klo 12 Tampereen yliopiston Finn-Medi 1:sen luentosalissa, 5 kerros, Biokatu 6, 33520, Tampere.

Vastaväittäjänä on professori Pirkko Heikinheimo (Helsingin yliopisto). Kustoksena toimii professori Markku Kulomaa .

***

Juha Määttä on syntynyt Lahdessa ja hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon Jyväskylän yliopistossa.

Määtän väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1529, Tampere University Press, Tampere 2010. ISBN 978-951-44-8103-1, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 969, Tampereen yliopisto 2010. ISBN 978-951-44-8104-8, ISSN 1456-954X.
http://acta.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai Tiedekirjakauppa TAJU, PL 617, 33014 Tampereen yliopisto, puh. 040 190 9800, e-mail: taju@uta.fi.

Lisätietoja: Juha Määttä, puh. 050 538 8223, juha.maatta@uta.fi

LEHDISTÖTIEDOTE

Proteiinit ovat biologisia makromolekyylejä, jotka koostuvat peptidisidosten avulla toisiinsa kiinnitetyistä aminohappotähteistä. Niiden järjestys puolestaan määräytyy perintöaineksen DNA:n sisältämästä geneettisestä tiedosta. Lineaarinen proteiiniketju laskostuu itsestään tai muiden proteiinien opastuksella, eli muodostaa oikean kolmiulotteisen rakenteen. Lopullinen kolmiulotteinen muoto vakaantuu heikkojen kemiallisten vuorovaikutusten avulla, jolloin saadaan oikean toiminnan vaatima rakenne. Proteiinien sanotaankin olevan solujen päätoimijoita ja huolehtivan geenien määräämistä tehtävistä. Monien proteiinin toimiminen edellyttää, että se pystyy sitomaan muita molekyylejä spesifisesti ja tarpeeksi tiukasti.

Avidiini on kananmunan valkuaisen proteiini, jonka tehtävä on sitoa H-vitamiinia. Avidiinin uskotaan estävän mikro-organismien kasvua munassa ja toimivan siten puolustusproteiinina. H-vitamiini tunnetaan myös biotiini-nimellä ja avidiinin kyky sitoa tätä vitamiinia on harvinaisen vahva. Vahvan sitoutumisen vuoksi avidiinia ja sen bakteerista löydettyä vastinetta, streptavidiinia, käytetään useissa bio- ja lääketieteen sekä nanoteknologian sovellutuksissa.

Avidiini on hyvin kestävä proteiini. Eräiden kanan avidiinin kaltaisten geenien koodaamien AVR proteiinien lämmönkestävyys on kuitenkin hyvinkin erilainen ja esimerkiksi AVR4 proteiini säilyy toimintakykyisenä korkeammassa lämpötilassa kuin avidiini. Rakenteellisia ja aminohappotähteiden eroja tutkimalla pyrittiin löytämään syitä tähän parempaan lämmönkestävyyteen. Kohdennetun mutageneesin, eli harkitun geneettisen tiedon muuttamisen, avulla pystyttiin muokkaamaan avidiinia siten, että sen lämmönkestävyys parani huomattavasti. Proteiini nimettiin kimeeriseksi avidiiniksi kreikan mytologiasta otettua "kimera" termiä käyttäen. Tämä kimeerinen avidiini säilyttää sitomiskykynsä, vaikka sitä kuumennettaisiin yli 100 °C lämpötilassa tai sitä pidettäisiin erilaisissa orgaanisissa liuottimissa. Proteiinin erinomainen kestävyys mahdollistaa sen käytön täysin uusissa sovellutuksissa, joissa paljon käytetyt kanan avidiini tai bakteerin streptavidiini hajoaisivat.

Tutkimuksen toisessa osassa tutkittiin voidaanko avidiinin biotiinin sitomistaskua muokata kohdennetun mutageneesin avulla niin, että sen sitomisominaisuuksia biotiinia ja toista pientä HABA nimistä molekyyliä kohtaan voitaisiin muuttaa. Poistamalla biotiinin sitoutumiselle tärkeä pintarakenne, sekä muuttamalla yksi aminohappotähde toiseksi, pystyttiin muokatun avidiinin suhteellista biotiinin ja HABA-molekyylin välistä sitomiskykyä muuttamaan villi tyypin avidiiniin nähden yli miljardi-kertaisesti.

Väitöskirjatyön kolmannessa osassa pyrittiin selvittämään kananmunan keltuaisessa esiintyvän biotiinia sitovan proteiinin (BBP-A) ominaisuuksia. Proteiinin rakenne ja sitoutumista tutkivat kokeet paljastivat, että BBP-A sitoo tiukasti paitsi biotiinia, myös aikaisemmin tutkimatonta sitä rakenteellisesti muistuttavaa molekyyliä, biotiiniulfoksidia. Proteiini muistuttaa rakenteeltaan avidiinia, mutta on lämmönkestävyydeltään ja sitomisominaisuuksiltaan erilainen.

Kokonaisuudessaan tämä monitieteellinen tutkimus selventää avidiinin ja sen kaltaisten proteiinien pienmolekyylien sitoutumiseen vaikuttavia tekijöitä ja lisää siten tietoa avidiinin rakenteen ja toiminnan välisistä suhteista. Avidiini-biotiini rakenne on erittäin monikäyttöinen työkalu, jota käytetään hyväksi lukuisissa erilaisissa bioteknologian, diagnostiikan ja lääketieteen sovellutuksissa joiden markkina-arvo on huomattava. Väitöskirjassa esitettyjä havaintoja voidaan tulevaisuudessa hyödyntää uusien avidiini-biotiini teknologian sovelluksien kehittämiseen tai parantamaan olemassa olevia.

 

käyntiä 27.5.2010 alkaen

Väitökset    Tampereen yliopiston kirjasto   Tampereen yliopisto