The bacterium Ideonella dechloratans is a chlorate dissimilating bacteria that contains two enzymesnecessary for the dissimilation, chlorate reductase and chlorite dismutase. The means to regulate chlorite dismutase has previously been reported. However, the mechanism for chlorate reductase and its operon is still not know. The aim of this study was to develop the understanding of this complex mechanism. In order to investigate the potential important factors three intergenic sections upstream chlorate reductase was amplified. It was then inserted into a promoterless reporter vector that expresses the gene for β-galactosidase when a functioning promoter region is inserted. The activity of an inserted region can be measured using a β-galactosidase assay that hydrolyses a substrate resulting in a chromophore that can be measured using spectrophotometry. The three upstream regions inserted into the promoterless vector showed no increased activity compared to background signal from the backbone plasmid. This indicates that the regulation of the operon is complex. The host Escherichia coli strain RM101 may have been a bad host for the experimental setup or the selected region inserted into the reporter vector did not contain the sequences necessary for transcription and regulation. This work also suggests six potential promoter regions found in the intergenic section along with two possible binding sites for the NnrR transcription factor. / Bakterien Ideonella dechloratans är en kloratnedbrytande bakterie som innehåller två enzymer nödvändiga för nedbrytningen, kloratreduktas och kloritdismutas. Regleringen av kloritdismutas har tidigare rapporterats, dock är mekanismen för kloratreduktas och dess operon fortfarande okänt. Syftet med det här arbetet är att utveckla förståelsen för denna komplexa mekanism. För att undersöka de potentiellt viktiga faktorerna för regleringen amplifierades tre sekvenser uppströms genen för kloratreduktas. De fördes in i en reportervektor som saknar en funktionell promotor uppströms genen β-galaktosidas. Aktiviteten hos införda sekvenser kan mätas vid analys av aktivitet hos β-galaktosidas som hydrolyserar ett substrat vilket ger en produkt som är en kromofor som sedan kan mätas via spektrofotometri. De tre uppströmsregionerna som analyserades visade ingen ökad aktivitet jämfört med bakgrundssignalen från reportervektorn utan promotor. Detta indikerar att regleringen är komplex för kloratreduktas och dess operon. Värdcellen Escherichia coli RM101 kan ha varit en dålig värdstamför experimentuppställningen eller så saknades nödvändiga sekvenser för transkription och reglering i regionerna som infogats i reportervektorn. Det här arbetet föreslår sex möjliga promotorsekvenser som finns uppströms kloratreduktas tillsammans med två möjliga bindningsäten för transkriptionsfaktorn NnrR.

This thesis aims to investigate if the endothelial protein C receptor is expressed in the murine kidney. This was done by performing flow cytometry and Western blot analysis on cultivated murine kidney endothelial cells (mKECs) as well as SDS-PAGE and Western blot analysis on murine kidney tissue. Flow cytometry was also performed on cultivated ARPE19 and 4T1 cells for comparison. It was discovered that ≥95,5% of the mKECs, ≥93,6% of the ARPE19 cells and ≥60,9% of the 4T1 cells express the receptor according to the flow cytometry data. A dot blot was performed to validate the primary antibody used for detection of EPCR in Western blot and SDS-PAGE. According to the dot blot, the primary antibody can be visualised in the dilution range from 1:2000 to 1:10. The dot blot also showed that the secondary antibody binds specifically to the primary antibody. Yet, Western blot analysis did not detect the receptor neither in mKECs nor tissue lysate. This was likely due to the fact that the primary antibody used did not bind specifically to the receptor, and may not be applicable for this method. SDS-PAGE did not show any indication that the receptor was present in the kidney tissue. In conclusion, it was discovered that the EPCR was expressed in the murine kidneys endothelial cells through flow cytometry, but the presented methods for Western blot and SDS-PAGE could not confirm the expression of the receptor.

Invasiv äggstockscancer anses vara en av de mest dödligaste gynekologiska maligniteterna. Granulosacelltumör i äggstocken är en sällsynt subtyp av äggstockstumör, som utgör 1–5% av alla äggstockstumörer. De kan kännetecknas av den långsamma tillväxthastigheten och produktionen av höga östrogennivåer. Återfallsfrekvensen efter den första behandlingen är låg, men dödligheten på ett återfall är så hög som 80%. Det är därför av intresse att undersöka nya terapeutiska mål som kan användas för att behandla granulosacelltumör i framtiden. Granulosacelltumörer tros uppstå från de sena preovulatoriska granulosacellerna eftersom de delar liknande egenskaper; de uttrycker follikelstimulerande hormonreceptorer och producerar östrogen som respons på follikelstimulerandehormoner. Östrogen och dess motsvarande kärnreceptorer, östrogenreceptor α och β spelar en avgörande roll i utvecklingen av äggstocksfolliklarna under äggstockscykeln. Uttrycket av östrogenreceptorn α är ganska lågt i granulosacellerna, istället tros östrogenreceptorn β (ERβ/ESR2) spela den övervägande rollen att aktivera intracellulära signalvägar som främjar cellproliferation och överlevnad i äggstocken. Det finns också många varianter av östrogenreceptorn β, främst ERβ1, ERβ2 ibland kallad för ERβcx, ERβ3, ERβ4, och ERβ5. Deras roll i äggstocken är fortfarande okända och har varit svårt att studera eftersom de saknar ligand-bindningsdomänen. DNA-bindningsdomänen är fortfarande bevarad, så de kan fortfarande vara viktiga transkriptionsfaktorer i äggstocken. Nya ChIP-sekvenseringsresultat från en studie visade att ERβ och leverreceptorn homolog 1 (LRH-1/NR5A2) delar många av kromatinbindningsställena i en normal musäggstock. Detta resultat tyder på att dessa två transkriptionsfaktorer troligtvis interagerar med varandra fysiskt eller indirekt. ChIP-qPCR användes för att bekräfta ERβ-varianternas kromatinbindning i den mänskliga granulosatumörcellinjen COV434. Dubbel luciferasanalys användes för att undersöka om ERβ påverkar LRH-1s transaktivering aktivitet. Co-IP utfördes för att undersöka om ERβ och LRH-1 fysiskt interagerar med varandra. Vi kunde bekräfta att ERβ-varianterna ERβcx, ERβ5 och ERβ4 binder till LRP6 genen och att varianterna kan binda direkt till DNA. För att ytterligare bekräfta flera målgener för ERβ-varianterna måste DNA-proverna skickas för sekvensering. Resultaten från denna studie indikerar att ERβ undertrycker LRH-1s transaktiverings aktivitet med eller utan liganden östradiol, hur ERβ fungerar som repressor är fortfarande okänt. Vi kunde inte visa om ERβ fysiskt interagerar med LRH-1 i denna studie. / Invasive ovarian cancer is considered to be one of the most fatal gynecological malignancies. Granulosa cell tumor in the ovary is a rare subtype of ovarian tumor that makes up almost 1-5% of all ovarian tumors. It can be characterized by the slow growth rate and production of high estrogen levels. The recurrence rate after the first treatment is fairly low, but the mortality rate for the recurrence is as high as 80%. Therefore, it is interesting to investigate new therapeutic targets that can be used to treat granulosa cell tumors in the future. Granulosa cell tumors are thought to originate from the late preovulatory granulosa cells because they share similar features; they express follicle-stimulating hormone receptors and produce estrogen in response to follicle-stimulating hormone. Estrogen and its corresponding nuclear receptors, estrogen receptors α and β, play a crucial role in the development of the ovarian follicles during the ovarian cycle. The expression of the estrogen receptor α is relatively low in the nucleus of the granulosa cells; instead, estrogen receptor β (ERβ/ESR2) is thought to play the predominant role of activating intracellular signaling pathways that promote cell proliferation and survival in the ovary. There are also many splice variants of the estrogen receptor β, mainly ERβ1, ERβ2 or also sometimes called ERβcx, ERβ3, ERβ4, and ERβ5. Their role in the ovary is still unknown. Most of the splice variants lack the ligand-binding domain. However, the DNA-binding domain is still preserved, so they could be crucial transcriptional factors of different pathways in the ovary. Recent ChIP-sequencing results from a study showed that two nuclear receptors, ERβ and the liver receptor homolog 1 (LRH-1/NR5A2), share many chromatin binding sites in normal mouse ovary. This finding suggests that these two transcriptional factors may interact with each other physically or indirectly. ChIP-qPCR was used to confirm chromatin binding of ERβ’s splice variants in the human granulosa tumor cell line COV434. Dual luciferase assay was used to investigate if ERβ affects the transactivation activity of LRH-1. Co-IP was performed to investigate if ERβ and LRH-1 physically interact. We could confirm that LRP6 is a target gene of ERβ splice variants ERβcx, ERβ4 and ERβ5. We also demonstrated that these ERβ splice variants bind directly to DNA which has not been shown before. The DNA samples must be sent for further sequencing to confirm more target genes of the ERβ splice variants. The results from this study indicate that ERβ represses the transactivation activity of LRH-1, how ERβ acts as a repressor is still unknown. We could not show whether ERβ and LRH-1 physically interact in this study.

Mitochondria are dynamic organelles that function in a complex interconnected network within the cell. Neurons are sensitive and highly energy demanding cells in the brain which require a functioning mitochondrial network that is able to provide ATP and modulate calcium. Mitochondrial networks have yet to be explored which gives rise to the need for specific and efficient molecular tools. In this project, I designed and produced adeno-associated virus vectors carrying a fluorescent reporter gene for imaging mitochondrial networks under human synapsin 1 promoter to target neurons specifically. The design of each vector was conducted with careful consideration of the different components in the plasmid design that are important for optimal expression, which resulted in two constructs; one self-complementary adeno-associated virus vector that marks the mitochondria and one single-stranded that marks mitochondria and the membrane of neurons.  The modularity of viral vectors allows the usage of different serotypes which adapt the vector to the cell type and the model. For this project I chose the serotypes 1 for neurons in vitro and PHP.eB which suits in vivo models since it has better permeability to the blood brain barrier. The production was conducted in human embryonic kidney cells using the triple-plasmid transfection method, followed by extraction and purification. The existence of viral particles was verified through transmission electron microscopy and the DNA titer of the vector through quantitative polymerase chain reaction. The produced adeno-associated virus vectors were delivered into young brain organoids which were not able to express the reporter gene, probably due to not fully developed neurons. The fluorescent protein expression targeting specifically mitochondria and the membrane was however verified in the human embryonic kidney cells during the packaging stages.

Immunoassays are analytical methods that use the highly specific binding of antibodies in order to detect and quantify an analyte. The technique has become a staple in modern biopharmaceutical research and diagnostics, however the measurement of biomarkers like dysregulated cytokines require ultra-sensitive immunoassays that can detect molecules at sub pg/mL concentrations. One such method is the Exazym® signal amplification. Based on a method called Binding Oligo Ladder Detection (BOLD), it is a set of add-on reagents where a primer is conjugated to a detection antibody which is then combined with a template, polymerase and modified DNA nucleotides to generate a oligonucleotide ladder that is detected with a secondary detection antibody; this amplifies the signal by a factor of 10-100 in an existing immunoassay.  By applying this method to the Gyrolab® microfluidic immunoassay system, a sensitivity increase of 880x-1800x was achieved between a pre-synthesised BOLD product and the polymerised BOLD product. Several key factors for successful polymerisation in the microfluidic system were identified: adding the template separately before the polymerase and using a buffer with low ionic strength for the secondary detection antibody. Applying the BOLD amplification to an existing Gyrolab TNF-α assay only resulted in similar sensitivity as previous methods however. This report demonstrates that BOLD amplification can be successfully performed in a flow-through format on miniaturized affinity columns in the Gyrolab system to increase the sensitivity by orders of magnitude, where both the immunoassay and the amplification steps are automated in the system. However, further optimisation is needed for application in biomarker assays.

En 10-plex GeneXpert analysmetod för diagnos av M. Tuberculosis infektion samt med kapacitet att särskilja aktiv och latent tuberkulos har utvecklats på Cepheid. Analysmetoden sker ex-vivo och kvantifierar uttryck av tuberkulos associerade mRNA biomarkörer i antigenstimulerat helblod. Ett original set av mRNA biomarkörer har nedselekterats till 9 biomarkörer som utgör mRNA signaturen i 10-plex analysmetoden. Urvalet av biomarkörer baserades på probescreening och optimeringstudier utfört med Cepheids ”in cartridge” qPCR teknologi. Den diagnostiska prestandan av mRNA signaturen utvärderades genom att analysera 380 antigenstimulerade kliniska prover klassificerade som M. Tuberculosis infekterad, aktiv tuberkulos, latent tuberkulos och icke infekterad. mRNA signaturens förmåga korrekt klassificera samt diskriminera aktiv och latent tuberkulos bestämdes genom att implementera ROC-kurvor vilket resulterade i ett optimalt AUC-värde på 0.784 vilket visar på diagnostisk kapacitet att separera aktiv och latent tuberkulos. / A 10-color prototype GeneXpert assay based on distinct mRNA expression profiles in ex-vivo antigen stimulated whole blood has been developed at Cepheid for diagnosis of M. Tuberculosis infection and separation of active and latent tuberculosis. An original larger set of mRNA biomarkers has been downselected to a set of 9 biomarkers constituting the mRNA signature in the 10-color assay. The downselection of biomarkers was based on probe screening and optimization studies performed with Cepheid’s “in cartridge” qPCR technology. The 10-color assay was evaluated for diagnostic performance by analyzing 380 banked antigen stimulated clinical samples classified as M. Tuberculosis infected, active tuberculosis, latent tuberculosis and not infected. The ability of the mRNA signature to correctly classify and separate active and latent tuberculosis was determined by implementing ROC curves using delta Ctvalues as test variables and resulted in an optimal AUC value of 0.784 indicating ability to separate active and latent tuberculosis.

För att kunna livnära en växande population behöver avkastningen på skördar öka. En lösning på dettaär att optimera plantornas fotosyntes, vilket innefattar förbättrad koldioxidfixering. För att lyckas meddet krävs kunskap i hur reglering av nyckelproteiner i kloroplasten går till. Syftet med detta projekt är identifiera möjliga reglerande protein-metabolitinteraktioner i Arabidopsis thaliana. Målproteinerna ärde 11 enzymerna i Calvin-Benson-Basshamcykeln. Metaboliterna som testas är 3PGA, ATP, FBP, GAP, vilka är mellan produkter eller kofaktorer i cykeln; 2PG, som är en produkt av en konkurrerande reaktion i cykeln; och slutligen G6P, citrat och sackaros, vilka är centrala metaboliter i andra viktiga reaktioner i cellen.  Före experimenten med Arabidopsis testades protokollen med spenat.  Som ett första steg isolerades kloroplasterna från blad. När intakta kloroplaster verifierats extraherades proteinerna. Inter-aktioner mellan metaboliterna och proteinerna analyserades med en metod kallad limited proteolysis-small molecule mapping. Denna teknik, vilken kombinerar begränsad proteolys med masspektrometri, detekterade flertalet protein-metabolit interaktioner. I Arabidopsis uppvisade alla enzym förutom FB-Pase, PPE och TIM minst en interaktion. I spenat sågs interaktioner med FBA, GAPDH, PGK, PRK, RuBisCO, TIM och TK. Resultaten visar möjliga reglerande interaktioner, vilka skulle kunna användasför att identifiera flaskhalsar i kolfixeringen. Denna kunskap kan i sin tur utnyttjas för att öka flödet i Calvin-Benson-Basshamcykeln och därigenom förbättra växters koldioxidfixering. / In order to feed a growing population, the crop yield needs to be increased.  One way to do this is to optimise the photosynthetic activity in the plant, which includes improvement of carbon fixation. To succeed with this, knowledge of the regulation of key proteins in the chloroplast is required. The aim of this project is to identify possible regulatory protein-metabolite interactions in chloroplasts from Arabidopsis thaliana. The target proteins are the 11 enzymes of the Calvin-Benson-Bassham cycle. The metabolites of interest are 3PGA, ATP, FBP, GAP, which are intermediates or co-factors of the cycle;2PG, which is a product of a competing reaction in the cycle; and finally G6P, citrate and sucrose, which  are central metabolites in other vital reactions in the cell. Before the experiments with Arabidopsis, spinach was used as a test organism to evaluate the proposed protocols. First, chloroplasts were isolatedfrom leaves. When the integrity of the chloroplasts had been validated, the proteins were extracted. Metabolic interactions with the extracted proteins were analyzed with limited proteolysis-small molecule mapping. This method, which combines limited proteolysis with mass spectrometry, detected severalprotein-metabolite interactions. In Arabidopsis, all enzymes except for FBPase, PPE and TIM had atleast one interaction. In spinach, interactions were seen with FBA, GAPDH, PGK, PRK, RuBisCO,TIM and TK. The results highlight potential regulatory events, which could be used to target bottlenecks in carbon fixation. This could provide a pathway to increase the flux in the Calvin-Benson-Bassham cycle, and thereby improve carbon fixation in plants.

Prostate cancer is one of the most common types of cancer worldwide and claims hundreds of thousands of lives annually. Currently the most common treatment for prostate cancer is external beam radiotherapy, however, this treatment comes with serious side effects since it lacks selectivity for the cancer cells. Therefore, less harmful treatments are needed and sought for, such as targeted treatments that are intended to only affect cancer cells and thereby reduce the side effects. Targeted treatments require a target that differentiates the cancer cells from healthy cells. A promising target candidate that has gained attention in recent years is gastrin releasing peptide receptor (GRPR), a protein commonly overexpressed in prostate cancer cells. Furthermore, a targeting molecule intended to bind to the target is also required. For this purpose, the bombesin analogue RM26, a high affinity GRPR binder, shows promise. Previous studies have led to the development of RM26-conjugates for the purpose of targeted prostate cancer radiotherapy. In these conjugates RM26 has been linked to a DOTA-chelator for radiolabeling, and an albumin binding domain (ABD) to prolong the conjugate’s half-life in vivo by binding to human serum albumin (HSA). The idea is that the RM26-conjugate will bind to both HSA in the blood and to GRPR on the prostate cancer cells and eliminate the cancer cells with the radiation from the radionuclide attached to the DOTA-chelator. Although these earlier studied conjugates have been very promising some improvements of certain aspects need to be achieved, mainly to improve the biodistribution with retained GRPR binding affinity. Therefor the purpose of this project was to produce three new versions of previous RM26- conjugates and evaluate if they are suitable for further prostate cancer therapy studies. The three RM26-conjugates were developed with primarily recombinant expression in E. coli cells and solid phase peptide synthesis (SPPS). The characterization phase in this project was carried out with mainly five different methods: matrix-assisted laser desorption ionization time- of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS), electrospray ionization- mass spectrometry (ESI-MS), circular dichroism (CD), surface plasmon resonance (SPR) and flow cytometry. The results showed that all three new RM26-conjugates were possible to produce and yielded final products corresponding to the expected molecular weights. Furthermore, the results indicate that all three RM26-conjuagtes are stable and maintain their structural properties under in vivo- temperatures and that they have high binding affinity for HSA. Further studies need to be conducted before drawing any certain conclusions regarding GRPR binding affinity. / Prostatacancer är en av de mest vanligt förekommande cancertyperna världen över och skördar hundratusentals liv årligen. I nuläget är extern strålbehandling det vanligaste terapialternativet mot prostatacancer, men denna behandling kommer med allvarliga biverkningar på grund av att den saknar selektivitet för cancerceller. Därför finns ett stort behov av mindre skadliga behandlingsformer, såsom riktade behandlingar som endast är avsedda att påverka cancerceller och därigenom minska biverkningarna. Riktade behandlingar kräver ett mål som skiljer cancercellerna från friska celler. En lovande målkandidat som har uppmärksammats de senaste åren är gastrinfrisättande peptidreceptor (GRPR), ett protein som vanligtvis överuttrycks i prostatacancerceller. I tillägg så krävs också en målsökande molekyl avsedd att binda till målet. För detta ändamål visar bombesinanalogen RM26, en GRPR-bindare med hög affinitet, sig vara lovande. Tidigare studier har utvecklat RM26-konjugat för målinriktad strålbehandling av prostatacancer. Dessa konjugat består av en RM26-peptid bunden till en DOTA-kelator för radioinmärkning och en albuminbindande domän (ABD) för att förlänga konjugatens halveringstid in vivo genom att binda till humant serumalbumin (HSA). Syftet med RM26- konjugaten är att de ska binda till både HSA i blodet och GRPR på prostatacancercellerna, och därmed eliminera cancercellerna med strålning från den radioinmärkta DOTA-kelatorn. Även om de tidigare RM26-konjugaten har varit mycket lovande krävs det att vissa förbättringar av några aspekter uppnås, främst affiniteten för GRPR. Syftet med detta projekt var därför att producera tre nya versioner av tidigare RM26-konjugat och utvärdera ifall de uppvisar tillfredsställande egenskaper. De tre RM26-konjugaten utvecklades primärt rekombinant i E. coli-celler och fastfas- peptidsyntes (SPPS). Karaktäriseringsfasen i detta projekt genomfördes med huvudsakligen fem olika metoder: MALDI-TOF-MS, elektrosprejjonisering-masspektrometri (ESI-MS), cirkulär dikroism (CD), ytplasmonresonans (SPR) och flödescytometri. Resultaten visade att alla tre nya RM26-konjugat var möjliga att producera och gav slutprodukter motsvarande de förväntade molekylvikterna. Vidare indikerar resultaten att alla tre RM26-konjugat är stabila och bibehåller sina strukturella egenskaper under in vivo-temperaturer och att de har hög affinitet för HSA. Ytterligare studier bör utföras innan säkrare slutsatser kan dras angående GRPR-bindningsaffinitet.

GLIC är en pH-känslig pentamerisk ligandstyrd jonkanal (pLGIC) som finns i cellmembranet hos prokaryoten Gloeobacter violaceus. GLIC är en bakteriell homolog till flera receptorer som är viktiga i nervsystemet hos de flesta eukaryotiska organismer. Dessa receptorer fungerar som mallar för utvecklingen av målstyrda bedövnings- och stimulerande läkemedel som påverkar nervsystemet. Förståelsen av ett proteins mekanismer har därför hög prioritet inför läkemedelsutvecklingen. Eukaryota pLGICs är dock mycket komplexa eftersom några av de är heteromera, har flera domäner, och de pågår eftertranslationella ändringar. GLIC, å andra sidan, har en enklare struktur och det räcker att analysera strukturen av en subenhet - eftersom alla subenheter är helt lika. Flertalet möjliga grindmekanismer föreslogs av vetenskapen men riktiga öppningsmekanismen av GLIC är fortfarande oklar. Projektets mål är att genomföra maskininlärning (ML) för att upptäcka nya grindmekanismer med hjälp av datormetoder. Urspungsdatan togs från tidigare forskning där andra ML-redskap såsom molekyldynamik (MD), elastisk nätverksstyrd Brownsk dynamik (eBDIMS) och Markovstillståndsmodeller (MSM) användes. Utifrån dessa redskap simulerades proteinet som vildtyp samt med funktionsförstärkt mutation vid två olika pH värden. Fem makrotillstånd byggdes: två öppna, två stängda och ett mellanliggande. I projektet användes ett annat ML redskap: KL-divergens. Detta redskap användes för att hitta skillnader i avståndfördelning mellan öppet och stängt makrotillstånd. Utifrån ursprungsdatan byggdes en tensor som lagrade alla parvisa aminosyrornas avstånd. Varje aminosyrapar hade sin egen metadata som i sin tur användes för att frambringa alla fem avståndsfördelningar fråm MSMs som byggdes i förväg. Sedan bräknades medel-KL-divergens mellan två avståndfördelningar av intresse för att filtrera bort aminosyropar med överlappande avståndsfördelningar. För att se till att aminosyror inom aminosyrapar som låg kvar kan påverka varandra, filtrerades bort alla par vars minsta och medelavstånd var stora. De kvarvarande aminosyroparen utvärderades i förhållande till alla fem makrotillstånd Viktiga nya grindmekanismer som hittades genom både KL-divergens och makrotillståndsfördelningar innefattade loopen mellan M2-M3 helixarna av en subenhet och både loopen mellan sträckor β8 och β9 (Loop F)/N-terminal β9-sträckan och pre-M1/N-terminal M1 av närliggande subenheten. Loopen mellan sträckor β8 och β9 (Loop F) visade höga KL-värden också med loopen mellan sträckor β1 och β2 loop samt med loopen mellan sträckor β6 och β7 (Pro-loop) och avståndet mellan aminosyror minskade vid kanalens grind. Övriga intressanta grindmekanismer innefattade parning av aminosyror från loopen β4-β5 (Loop A) med aminosyror från sträckor β1 och β6 samt böjning av kanalen porangränsande helix. KL-divergens påvisades vara ett viktigt redskap för att filtrera tillgänglig data och de nya grindmekanismer kan bli användbara både för akademin, som vill reda ut GLIC:s fullständiga grindmekanismer, och läkemedelsföretag, som letar efter bindningsställen inom molekylen för att utveckla nya läkemedel. / GLIC is a transmembrane proton-gated pentameric ligand-gated ion channel (pLGIC) that is found in the prokaryote Gloeobacter violaceus. GLIC is the prokaryotic homolog to several receptors that are found in the nervous system of many eukaryotic organisms. These receptors are targets for the development of pharmaceutical drugs that interfere with the gating of these channels - such drugs involve anesthetics and stimulants. Understanding the mechanism of a drug’s target is a high priority for the development of a novel medicine. However, eukaryotic pLGICs are complex to analyse, because some of them are heteromeric, have more domains, and because of their post-translational modifications (PTMs). GLIC, on the other hand, has a simpler structure and it is enough to study the structure of only one subunit - since all subunits are identical. Several possible gating mechanisms have been proposed by the scientific community, but the complete gating of GLIC remains unclear. The goal of this project is to implement machine learning (ML) to discover novel gating mechanisms by computational approaches. The starting data was extracted from a previous research where computational tools like unbiased molecular dynamics (MD), elastic network-driven Brownian Dynamics (eBDIMS), and Markov state models (MSMs) were used. From those tools, the protein was simulated in wild-type and in a gain-of-function mutation at two different pH values. Five macrostates were constructed: two open, two closed, and an intermediate. In this project another ML tool was used: KL divergence. This tool was used to score the difference between the distance distributions of one open and one closed macrostate. The starting data was used to create a tensor that stored all residue-residue distances. Each residue pair had its own metadata, which in turn was used to yield the distance distributions of all five pre-build MSMs. Then the average KL scores between two states of interest were calculated and were used to filter out the residue pairs with overlapping distance distributions. To make sure that the residues within a pair can interact with each other, all residue pairs with very high minimum and average distance were filtered out as well. The residue pairs that remained were later evaluated across all five macrostates for further studies. Important novel mechanisms discovered in this project through both the KL divergence and the macrostate distributions involved the M2-M3 loop of one subunit and both the β8-β9 loop/N-terminal β9 strand and the preM1/N-terminal M1 region of the neighboring subunit. The β8-β9 loop (Loop F) showed high KL scores with the β1-β2 and β6-β7 (Pro-loop) loops as well with decreasing distances upon the channel’s opening. Other notable gating mechanisms involved are the pairing of residues from the β1-β2 loop (Loop A) with residues from the strands β1 and β6, as well as the kink of the pore-lining helix. KL divergence proved a valuable tool to filter available data and the novel mechanisms can prove useful both to the academic community that seeks to unravel the complete gating mechanism of GLIC and to the pharmaceutical companies that search for new binding sites within the molecule for new drugs.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most common liver malignancy that usually develops in patients suffering from chronic liver diseases. One of the major problems faced in the treatment of HCC is severe chemoresistance. Endoplasmic reticulum (ER) stress and hepatic stellate cells play an important role in tumour survival and growth as well as fibrosis. This study further investigates the crosstalk between ER-stress and hepatic stellate cells in HCC resistant cells as well as their relation to chemoresistance markers expression. Mice with chemically induced HCC were divided in 3 different treatment group; one was only treated with doxorubicin, one only with pharmacological ER-stress inhibitor 4μ8C, and one was treated with a combination of doxorubicin and 4μ8C. Tumour burden, fibrosis and cell proliferation were assessed through histological analysis and ImageJ processing. Chemoresistance markers expression was evaluated through mRNAs determination using real-time qPCR. While the combined treatment consisting of doxorubicin and pharmacological ER-stress inhibitor (4μ8C) has shown to positively reduce tumour progression, ferroptosis and collagen deposition, consequently decreasing fibrosis, drug resistance markers’ expression, on the other hand, seems to be more intricate, thus indicating that further investigations are probably needed. / Hepatocellulärt karcinom (HCC) är den vanligaste maligniteten i levern som vanligtvis utvecklas hos patienter som lider av kroniska leversjukdomar. Ett av de största problemen vid behandling av HCC är svår kemoresistens. Stress i endoplasmatiska retikulum (ER) och hepatiska stellatceller spelar en viktig roll för tumörernas överlevnad och tillväxt samt för fibros. I denna studie undersöks vidare samspelet mellan ER-stress och hepatiska stellatceller i HCC-resistenta celler samt deras relation till uttryck av kemoresistensmarkörer. Möss med kemiskt inducerad HCC delades in i tre olika behandlingsgrupper; en behandlades enbart med doxorubicin, en enbart med den farmakologiska ER-stresshämmaren 4μ8C och en behandlades med en kombination av doxorubicin och 4μ8C. Tumörbörda, fibros och cellproliferation bedömdes genom histologisk analys och ImageJ-bearbetning. Kemoresistensmarkörernas uttryck utvärderades genom bestämning av mRNA med hjälp av qPCR i realtid. Medan kombinationsbehandlingen bestående av doxorubicin och farmakologisk ER-stresshämmare (4μ8C) har visat sig minska tumörprogressionen, ferroptos och kollagenavlagring och därmed minska fibros, verkar uttrycket av läkemedelsresistensmarkörer å andra sidan vara mer invecklat, vilket tyder på att det troligen behövs ytterligare undersökningar.