Joanna Rose
Årets nobelpristagare i kemi har fört forskningen närmare en lösning på livets gåta. Halva kemipriset går till schweizaren Kurt Wüthrich, andra halvan delar amerikanen John B. Fenn med Koichi Tanaka från Japan.
Kungl. Vetenskapsakademien delar i år ut priset för vidareutveckling av två viktiga analysmetoder – masspektrometri och kärnmagnetisk resonans (NMR) – till att omfatta proteiner och andra biologiska makromolekyler. Proteinerna ansvarar för livsprocesserna i alla levande organismer, såsom bakterier, växter och djur. Utan proteiner – inget liv på jorden. De nya metoderna har revolutionerat utvecklingen av nya läkemedel, gjort tidiga diagnoser av sjukdomar som malaria, äggstocks-, bröst- och prostatacancer möjliga samt förbättrat tekniker för kontroll av livsmedel och miljöföroreningar.
Numera är studier av hur olika proteiner och andra ämnen samverkar i den levande cellen ett forskningsområde på frammarsch, inte minst genom insatserna från årets pristagare. Proteomik har det kommit att kallas i likhet med den framgångsrika genomiken, som studerar människans arvsmassa (DNA).
Genom att kartlägga människans arvsmassa har forskarna hittills lyckats beskriva de 30 000 gener som bestämmer sammansättningen hos alla proteiner. Proteinerna är många fler – ungefär 100 000 hos människan – och utgör den verkställande kraften i organismen. De ansvarar för en mängd livsnödvändiga funktioner, bl.a. transporterar de syre och näringsämnen med blodet, bygger upp immunförsvaret och får organismerna att växa.
Både masspektrometri och NMR är mycket vanliga analysmetoder i kemilaboratorierna världen över. Men analysen har länge begränsats till små molekyler.
I en masspektrometer identifierar man molekylerna genom att bestämma deras massa när de rör sig i ett elektriskt fält. Små, lätta molekyler med hög elektrisk laddning rör sig snabbast, de som är tyngre och med lägre laddning är långsammare. Genom att se hur fort de kommer i mål har man numera rutinmässigt kunnat identifiera molekyler upp till 1 000 gånger tyngre än vätemolekylen, den lättaste av dem.
Men proteinerna är ett virrvarr av långa kedjor av s.k. aminosyror och de är oftast 30 000 till 100 000 gånger och ibland flera miljoner gånger tyngre än vätet. För att få med dem i en masspektrometer måste man reda ut proteintrasslet och få molekylerna att släppa taget om varandra utan att förstöras, ett problem som Tanaka och Fenn löste på var sitt sätt.
Tanaka kom på att spränga proteinerna med hjälp av intensiva laserpulser, medan Fenn lyckades spreja in proteinerna i en masspektrometer med hjälp av ett starkt elektriskt fält. På så sätt kan numera proteinerna snabbt identifieras och vägas.
Men för att bestämma vad proteinerna egentligen sysslar med måste man ta reda på hur de ser ut. Deras funktion är nämligen i stor grad bestämd av deras form. En liten förändring i utseendet kan få en oskyldig proteinkedja att omvandlas till prioner, dödsbringande proteiner ansvariga för bl.a. galna ko-sjukan.
Redan på 1960-talet började Wüthrich sitt pionjärarbete med NMR, en teknik som avslöjar proteinernas tredimensionella struktur. Den tidigare använda metoden var röntgenkristallografi, där proteinet i en fast kristallform belystes med röntgenstrålar. Genom att studera strålarnas spridning fick man fram proteinporträttet.
NMR-metoden får proteinerna att sända radiovågor. Det var bara det att de stora molekylerna gav upphov till en fullständig kakofoni, något som Wüthrich redde ut genom ”noggrann bokföring”, som han själv kallade metoden. Han lyckades bestämma avståndet mellan godtyckliga par av atomer i molekylen, och ur dessa härledde han den rumsliga strukturen. Denna metod tillåter nu att man studerar proteiner i lösningar, vilket är deras naturliga miljö, i stället för i kristall. Fördelen är dessutom att proteinerna kan avbildas i rörelse, och det är ofta just förändringar i proteinformen som avgör deras funktion i den levande cellen.
Temaartikel ur Nationalencyklopedins årsbok 2002
Nobelpriset 2002: Kemi
http://www.ne.se/rep/nobelpriset-2002-kemi
Nationalencyklopedin, 2012-05-27
Kopiera källangivelse
