Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Crystal structure of putative urocanate reductase from Aerococcus urinae

Bernhardson, Arvid (2026) MOBN02 20252
Degree Projects in Molecular Biology
Popular Abstract (Swedish)
Att bygga en proteinmodell, strukturbestämning av ett förmodat urokanatreduktas

Kardiometabola sjukdomar som hjärtsvikt och typ 2 diabetes blir allt vanligare. Studier har lyckats hitta en länk mellan den mänskliga bakteriefloran och utvecklingen av sådana sjukdomar. En metabolit, imidazolpropionat (ImP), produceras av bakterier och kan tas upp samt transporteras via blodet. Väl i blodet kan den medföra flera skadliga konsekvenser som försämrad insulinkänslighet och försämrad kärlhälsa. Omvandlingen från urokanatsyra till den skadliga molekylen ImP utförs av ett enzym som kallas urokanatreduktas, eller UrdA. Målet med detta projekt var att undersöka hur ett förmodat UrdA veckar sig tredimensionellt för att försöka förstå den katalytiska... (More)
Att bygga en proteinmodell, strukturbestämning av ett förmodat urokanatreduktas

Kardiometabola sjukdomar som hjärtsvikt och typ 2 diabetes blir allt vanligare. Studier har lyckats hitta en länk mellan den mänskliga bakteriefloran och utvecklingen av sådana sjukdomar. En metabolit, imidazolpropionat (ImP), produceras av bakterier och kan tas upp samt transporteras via blodet. Väl i blodet kan den medföra flera skadliga konsekvenser som försämrad insulinkänslighet och försämrad kärlhälsa. Omvandlingen från urokanatsyra till den skadliga molekylen ImP utförs av ett enzym som kallas urokanatreduktas, eller UrdA. Målet med detta projekt var att undersöka hur ett förmodat UrdA veckar sig tredimensionellt för att försöka förstå den katalytiska processen som producerar ImP.

Hittills karakteriserade urokanatereduktas har uttryckts av bakterier som inte brukar infektera människor. På grund av det valde det här projektet att karakterisera ett homologt enzym till tidigare identifierade UrdA men uttryckt av det mänskliga patogenet Aerococcus urinae. Enzymet (Au-UrdA) har inte blivit bekräftat att vara ett urokanatreduktas än, men tillväxtstudier av A. urinae har uppmätt ökade mängder ImP under tillväxt. För att studera ett protein behövs prover med höga koncentrationer av proteinet av intresse samt få andra proteiner som kontaminerar provet. Flera steg av optimering av proteinproduktion och framrening gav till slut en pålitlig metod för att framställa tillräckliga mängder Au-UrdA.

Att strukturbestämma ett protein görs vanligtvis genom en av två metoder, kryo-elektronmikroskopi eller röntgenkristallografi. Detta projekt använde röntgenkristallografi, vilket innebär att rena proteinprover inkuberas i förhållanden med målet att stabilisera proteinet på ett sådant sätt att det formar kristaller. Att kristallisera ett protein beror på många variabler, pH, salt, flexibla regioner i proteinet med mera. Au-UrdA var därför modifierat till at ha en färre domän som antas vara mycket flexibel.

Efter många undersökta kristallisationsförhållanden växte till slut kristaller. Förhållandet optimerades för att kunna återskapa kristallerna. De fiskades ur lösningen och blev nedfrusna innan de utsattes för röntgenstrålning på BioMAX strållinjen på MAX IV laboratoriet. Då röntgenstrålar träffar kristaller diffrakterar de. Diffraktion innebär att röntgenstrålar sprids år olika håll, en detektor bakom kristallen fångar de spridda strålarna. Diffraktionen bildar ett mönster som kan tala om hur kristallen ser ut inuti. Diffraktionsdatan går genom flera steg av tolkning innan en karta kan skapas över hur elektrondensiteten inuti den undersökta kristallen såg ut. Proteinmodellen kan därefter byggas utefter elektrondensiteten.

Kristallerna som analyserades under det här projektet gav två separata strukturer. En med det antagna substratet urokanatsyra bundet i det aktiva sätet, en annan utan substrat. Att Au-UrdA binder urokanatsyra antyder att det fungerar som ett urokanatreduktas. Däremot krävs aktivitetsstudier för att bekräfta det påståendet. Strukturen utan substrat hade en annan veckning som verkade tillåta bättre åtkomst till det aktiva sätet, potentiellt i väntan på substrat. Jämförelse med ett annat urokanatreduktas antydde att icke konserverade regioner i Au-UrdA bidrog till att stabilisera den stängda konformationen

Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 45 hp 2026
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Karin Lindkvist
Medicinsk Strukturbiologi – Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Bernhardson, Arvid
supervisor
organization
course
MOBN02 20252
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9224619
date added to LUP
2026-03-25 11:29:02
date last changed
2026-03-25 11:29:02
@misc{9224619,
  author       = {{Bernhardson, Arvid}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Crystal structure of putative urocanate reductase from Aerococcus urinae}},
  year         = {{2026}},
}