18. maj 2014

Ny viden om hormonsystemet baner vej for bedre sygdomsbehandling

Hormonsystemet

Forskere ved Københavns Universitet har som de første i verden udviklet en banebrydende metode, der åbner op for helt ny viden om den mekanisme, der regulerer livsvigtige hormoner i kroppen. Resultaterne kan få stor indflydelse på fremtidens behandling af en lang række af de sygdomme, der relaterer sig til ubalancer i hormon-og kolesterolreguleringen, eksempelvis allergier, dværgvækst og hjerte karsygdomme.

Nikos Hatzakis

Selv de mindste ubalancer i kroppens strengt regulerede hormonsystem kan få alvorlige konsekvenser. Specielt ubalancer i kolesterol- og steroidhormonerne kan medføre et bredt spektrum af sygdomme fra allergier over dværgvækst til hjertesygdomme.

Udforsk et enkelt molekyle ad gangen

Forskerne har nu succesfuldt udviklet en metode, der afslører hvordan hormonsystemet virker, hvilket indtil nu har været meget vanskeligt at studere:

- Kroppens ekstremt komplekse regulering af kolesterol- og steroidhormoner har længe været en sort boks i forskningen. Det er et gennembrud, at den er blevet åbnet ved at vi nu kan nærstudere de enzymer, som er ansvarlige for kroppens hormonregulering, ét molekyle ad gangen, siger lektor Nikos Hatzakis, der leder det interdisciplinære hold af forskere fra Kemisk institut, Nano-Science Center og Center for Syntetisk Biologi på Københavns Universitet.

Dr. Tomas Laursen, der har udført de fleste af eksperimenterne, tilføjer:

- Nu kan vi endelig gøre os håb om at få en mere detaljeret forståelse af de mekanismer, der leder til alvorlige sygdomme på grund af hormonelle forstyrrelser.

En symfoni af enzymer ledet af en central regulator

Kolesterol har mange funktioner i kroppen, bl.a. bliver den omsat til livsvigtige hormoner som steroider og det allergirelaterede hormon, kortisol. Denne proces er strengt reguleret af et vigtigt enzym, der kaldes POR.

- Da vi studerede POR på molekylært niveau, var vi overraskede over at finde forskellige arbejdshastigheder – ligesom en maestro, der leder individuelle instrumenter i et symfoniorkester. Vi tror på, at disse arbejdshastigheder selektivt aktiverer særlige enzymer (P450s), der så foretager transformationen af kolesterol, siger Nikos Hatzakis.

Den eneste måde at opnå fuld forståelse af, hvordan maestroen POR leder denne enzymsymfoni, er ved at studere selve maestroen. Det er nu endelig muligt takket være forskernes gennembrud.

Kun begyndelsen

Resultaterne rummer store perspektiver, da enzymerne er til stede i både mennesker og planter. I planter er de involveret i produktionen af meget komplekse bioaktive forbindelser, der har et kæmpe potentiale i den farmaceutiske industri, eksempelvis som potentiel kræftmedicin. I mennesker er de ansvarlige for at afgifte blodet for fremmede stoffer og de konverterer kolesterol til flere forskellige livsvigtige steroidhormoner som eksempelvis kortisol.

Den sorte boks er åbnet ved at efterligne naturen i et tværfagligt samarbejde
For at opnå denne forståelse har forskerne placeret enzymer i nanodiscs, der efterligner den naturlige cellemembrans miljø. I nanodiscen opfører enzymerne sig naturligt og det giver mulighed for at studere adfærden hos individuelle POR-molekyler ved hjælp af mikroskopi.

Studiet er lige blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift ACS Chemical Biology: "Single Molecule Activity Measurements of Cytochrome P450 Oxidoreductase Reveal the Existence of Two Discrete Functional States" 

Kontakt

Nikos Hatzakis, tlf.: +45 50 20 29 51, mail: hatzakis@nano.ku.dk

Nanna Heinz, tlf.: +45 50 83 18 84, mail: heinz@plen.ku.dk