Dørmændene i cellers membraner udforskes en ad gangen med revolutionerende teknologi – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Forside > Nyheder > Dørmændene i cellers m...

25. marts 2016

Dørmændene i cellers membraner udforskes en ad gangen med revolutionerende teknologi

Artikel i Science:

Alle celler beskytter sig selv fra det omgivende miljø ved hjælp af tynde men megastærke membraner. For at lukke nyttige molekyler (næringsstoffer mm.) gennem membranen, bruger cellen et ”dørmandsmolekyle” kaldet en transporter. Forskere på Københavns Universitet har nu fundet ud af at disse dørmænd kan presses til at arbejde på overtid ved at tænde på deres kontakt. Dette fund udgør et grundlæggende bidrag til vores forståelse af celler og kan have omfattende konsekvenser i helbredelsen af massevis af sygdomme som er relaterede til dørmandsmolekyler, herunder depression, Alzheimer’s, diabetes, fedme og kræft, for blot at nævne nogle få.

Resultaterne viser at transporterens kontakt kan være et fællestræk hos alle typer af transportere. Eftersom disse bittesmå ”arbejdermolekyler” kontrollerer massevis af funktioner i kroppens celler, og hvis de alle har tændknap, kan dette meget vel være en af de vigtigste opdagelser inden for enzymologi.

"Hvis mange transportere viser sig at kunne tændes på samme måde som dem vi har kigget på, åbner de en dør til forståelse og måske helbredelse af en lang række sygdomme.

Professor Dimitrios Stamou

Stamou leder en tværdisciplinær forskningsgruppe ved Nano-Science Center og Kemisk Institut på Københavns Universitet og har lige offentliggjort sin opdagelse i den nyeste udgave af det prestigefyldte, videnskabelige tidskrift Science.  



Tændknap gør op med den hidtidige opfattelse
Opdagelsen af tændknappen gør op med tidligere opfattelser af, hvordan celler kontrollerer proteiners funktioner, som fx den proton transporter som er brugt i dette studie.

Indtil nu har forskere troet at transportere arbejder jævnt. Men faktisk er de ret dovne. Ligesom dørmænd i den virkelige verden, arbejder de i en afgrænset periode - de har en arbejdstid - hvorefter de lukker dørene og holder fri.

Ved at tænde på den nyfundne kontakt på protontransporteren undersøgt af gruppen på Københavns Universitet, har molekylet fordoblet sin arbejdstid.   

Professor Dimitrios Stamou

Godt nyt for udvikling af lægemidler
Proteiners funktion er bestemt af formen på molekylet. Så et forsøg på at gøre det mere effektivt, ville kræve en større ombygning. I nogle tilfælde ville det være så svært, at det ville svare til bygge en sav om til en motorsav. Sammenligningen kommer fra postdoc Salome Veshaguri fra bionano-gruppen, og han har været dybt involveret i undersøgelsen af transporteren.

”En ændring af den grundlæggende struktur af et værktøj er til stadighed svær, hvad end det drejer sig om en sav eller en transporter. Men længere arbejdstid med samme værktøj er uendeligt meget nemmere. Det, vi har opnået, er at få transporterne til at arbejde i længere tid, og princippet kan anvendes i udviklingen af nye lægemidler”, forklarer Veshaguri.

Undersøgelse på nanoskala
Det at opdage at transporteren overhovedet har en tænd/sluk-kontakt lyder måske nemt, men først skulle bionano-gruppen opfinde en måde at undersøge transportermolekylerne enkeltvis. De er så små, at der kunne være en billion i en enkelt vanddråbe. Så at måle en enkelt transporters arbejde kan sammenlignes med at kigge ned fra månen og afgøre, hver gang en bom åbner og lukker i betalingsanlægget ved Storebælt.

Massevis af nanoskopiske ”balloner” lyser op når transportere går på arbejde
For at udføre forsøget har forskerne udviklet en metode til at undersøge ét transportermolekyle ad gangen.

"Der findes kun en håndfuld tilgængelige metoder i verden til at undersøge enkeltmolekyler, og den nye metode, vi har opfundet, tillader os at undersøge enkelte transportere for første gang. Nu hvor vi er i stand til at undersøge transporternes adfærd på individuelt niveau, kan vi bruge vores viden, både til at forstå de bagvedliggende årsager til sygdomme, men også til at designe effektive lægemidler.

Professor Dimitrios Stamou

Fra en kompleks celle har de isoleret transportermolekylet og sat det ind i et modelsystem – en kunstig nanocelle. Dette blev gjort i laboratoriet af professor Pomorski på Københavns Universitet. ”Vi tilsatte selvlysende farvestoffer, dvs. kemiske molekyler, der virkede som lygter bundet på hvert transportermolekyle i hver enkelt nanocelle. Lygterne lyser op ved aktivitet og rapporterer dermed om hvert transportermolekyles arbejdstid. Fordi nanocellerne er så små, kunne vi se millioner af lygter på en overflade på blot en kvadratmilimeter", forklarer Veshaguri.


Forskningen er støttet af forskningsrådene, Københavns Universitet og Lundbeck Fonden.


Nano-Science Center ved Københavns Universitet er centrum for forskning i den tværfaglige videnskab nanoscience, hvor vi samler forskere og studerende fra Københavns Universitets forskningsgrupper indenfor både fysik, kemi, biologi og sundhedsvidenskab. Vi udgør et stærkt tværfagligt forskningsmiljø og driver en unik naturvidenskabelig bachelor- og kandidatuddannelse.