Solujen, kudosten ja elimistön pH-tasapainon säätelyyn liittyy olennaisesti kemiallinen reaktio, jossa hiilidioksidi ja vesi muuttuvat bikarbonaatiksi ja vetyioniksi. Ihmisissä ja muissa nisäkkäissä on, lajista riippuen, kaksitoista tai kolmetoista hiilihappoanhydraasi-entsyymiä, jotka katalysoivat tätä reaktiota molempiin suuntiin. Nämä entsyymit muodostavatkin niin sanotun isoentsyymiperheen. Vaikka kaikki nämä isoentsyymit katalysoivat samaa reaktiota, niiden toiminnassa on myös eroja. Isoentsyymit ovat aktiivisuudeltaan erilaisia ja sijaitsevat solun eri osissa. Isoentsyymit eroavat toisistaan myös siten, että toisia tuotetaan lähes kaikissa ihmisen kudoksissa, kun taas toisten isoentsyymien toiminta on keskittynyt vain tiettyjen kudosten tiettyihin solutyyppeihin. Hiilihappoanhydraasit osallistuvat monilla tavoin elimistön fysiologiaan. Elimistön pH-tasapainon säätelyn myötä hiilihappoanhydraasit osallistuvat muun muassa elimistön nesteiden tuotantoon, luun kehittymiseen ja toimintaan sekä signaalien kulkuun hermosoluissa. Kahta isoentsyymiä on havaittu esiintyvän erityisen paljon pahanlaatuisissa kasvaimissa.

Tässä väitöskirjatyössä keskityttiin solukalvoon liittyneiden isoentsyymien IX ja XV tutkimiseen. Tutkimuksen tavoite oli tarkastella näiden isoentsyymien ilmentymistä hiiren kudoksissa ja tuottaa entsyymejä biokemiallisia tutkimuksia varten. Hiilihappoanhydraasi IX on mielenkiintoinen entsyymi sen vuoksi, että ihmisissä sitä tuotetaan vain harvoissa terveissä kudoksissa, kun taas monet syöpäkasvaimet tuottavat tätä entsyymiä suuria määriä.

Tutkimuksen kuluessa selvisi, että hiilihappoanhydraasi XV on uusi isoentsyymi, mutta varsin poikkeuksellinen sen vuoksi, että se näyttäisi löytyvän monista selkärankaisista lajeista, mutta kädellisissä nisäkkäissä, kuten ihmisissä, tätä entsyymiä ei tuoteta. Tutkimukset osoittivat, että isoentsyymi XV on hyvin samankaltainen isoentsyymi IV:n kanssa, ja isoentsyymi IV voikin korvata isoentsyymin XV puuttuvan toiminnan ihmisen elimistössä. Hiirellä isoentsyymi XV:tä havaittiin runsaasti pääasiassa munuaisen kuorikerroksen alueella.

Hiiren isoentsyymi IX:ää löydettiin eniten mahan limakalvolta, paksusuolesta ja haiman rauhassoluista. Ihmisen isoentsyymi IX:n tutkimukset antoivat kokeellisen vahvistuksen sille, että entsyymissä on niin sanottu proteoglykaani-domeeni. Isoentsyymi IX:n tapauksessa tällä proteoglykaani-domeenilla näyttäisi olevan vaikutusta myös hiilihappoanhydraasiaktiivisuuteen. Aiemmista tuloksista poiketen isoentsyymi IX:n aktiivisuus oli mittausten mukaan sama kuin isoentsyymi II:n, jonka on osoitettu olevan nopein hiilihappoanhydraasi ja yksi luonnon nopeimmista entsyymeistä. Aktiivisuusmittaukset paljastivat lisäksi mielenkiintoisen tuloksen, jonka mukaan tiettyjen metalli-ionien läsnäolo nostaa isoentsyymi IX:n aktiivisuuden vielä kertaluokkaa korkeammaksi.

Tämä väitöskirjatutkimus oli luonteeltaan perustutkimusta. Työn kuluessa karakterisoitiin uusi entsyymi, hiilihappoanhydraasi XV, ja tutkittiin tämän sekä isoentsyymi IX:n ilmentymistä hiiren kudoksissa. Tämä, sekä tuotettujen entsyymien biokemiallisten ominaisuuksien tutkiminen, auttoivat ymmärtämään näiden isoentsyymien toimintaa elimistön pH-tasapainon säätelyssä.