Et gammelt og overset protein viser sig at have en vigtig funktion i immunforsvaret. Med avancerede strukturanalyser har forskere fra MBG nu vist, hvordan proteinet CD109 kan uskadeliggøre skadelige enzymer – en opdagelse, der giver ny indsigt i kroppens forsvarssystem.

CD109 er i familie med kendte proteiner som α2-makroglobulin og komplementfaktor C3, der spiller centrale roller i kroppens immunforsvar. I modsætning til de fleste familiemedlemmer, der frit cirkulerer i blodet, sidder CD109 fast på overfladen af celler – blandt andet aktiverede T-celler, keratinocytter og blodplader. Det har vist sig at påvirke TGF-β-signalering og menes at være en evolutionær forløber for både proteasehæmmere og komplementkomponenter.

Sådan fanger CD109 proteaser

Ved hjælp af biokemiske og strukturelle metoder har forskerne vist, at CD109 fungerer som en proteasehæmmer. Ligesom sine slægtninge benytter det en reaktiv thioester-gruppe, der blotlægges, når en protease kløver proteinet. Denne strukturændring gør det muligt for CD109 at danne en kovalent binding til proteasen – og dermed neutralisere den.

Men for at forstå mekanismen på molekylært niveau var der behov for højopløselige strukturelle data – en teknisk udfordring, der skulle vise sig at være vanskelig.

Et cryo-EM-gennembrud

Ph.d.-studerende Martin Jørgensen og Kathrine Jensen fremstillede CD109-prøver til cryo-elektronmikroskopi (cryo-EM), men stødte på et stort problem: Proteinet lagde sig konsekvent i samme orientering på EM-gitteret, hvilket gjorde det umuligt at rekonstruere en 3D-struktur.

Vendepunktet kom, da postdoc Ana Almeida tilsluttede sig projektet og systematisk afprøvede forskellige betingelser. Hun opdagede, at detergenten CHAPS kunne løse problemet – og gjorde det muligt at bestemme CD109’s struktur både før og efter aktivering med protease. Det afslørede en overraskende lighed med en anden velkendt proteasehæmmer.

Sukkerkæder styrker hæmningen

Et andet opsigtsvækkende fund var tilstedeværelsen af sukkerkæder (glykosyleringer) omkring det område, hvor proteasen binder til CD109. Ana formodede, at disse glycans kunne fungere som et molekylært skjold – og forhindre proteasen i at slippe væk, hvilket kunne øge den hæmmende effekt.

”Jeg havde brug for eksperimentel dokumentation,” forklarer Ana. ”Så jeg fjernede glycans fra CD109 med laboratorieenzymer og sammenlignede, hvor effektivt de glycosylerede og de-glycosylerede versioner kunne hæmme proteaser. Resultatet bekræftede, at glycans faktisk bidrager til hæmningen. Det var et spændende øjeblik, for det viste, hvordan strukturelle studier kan give anledning til nye hypoteser og afsløre vigtige mekanismer.”

Stadig mange åbne spørgsmål

Selvom der stadig er meget, vi ikke ved – blandt andet hvordan CD109’s hæmning af proteaser hænger sammen med dets rolle i TGF-β-signalering – markerer de nye resultater et stort skridt fremad i forståelsen af dette oversete medlem af immunforsvaret.

Studiet er støttet af et forskningsstipendium fra Danmarks Frie Forskningsfond til professor Jan J. Enghild.

Artiklen er frit tilgængelig her: https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00558-3