Læsetid: 6 min.

De moderne alkymister

Med svinenyrer, proteinkrystaller, røntgenstråler og matematisk modellering har en gruppe unge forskere knækket koden på de livsvigtige ion-pumpers funktion præcis 50 år efter, at den danske nobelpristager Jens Chr. Skou opdagede dem
Ph.d.-studerende Anne-Marie Lund Winther, post doc Preben Morth (bagerst til højre) og ph.d.-studerende Bjørn Panella Pedersen er tre af de unge forskere, der har været med til at skabe billeder af ionpumperne, som får vores krop til at fungere.

Ph.d.-studerende Anne-Marie Lund Winther, post doc Preben Morth (bagerst til højre) og ph.d.-studerende Bjørn Panella Pedersen er tre af de unge forskere, der har været med til at skabe billeder af ionpumperne, som får vores krop til at fungere.

28. januar 2008

Anne-Marie Lund Winther, Preben Morth, Claus Olesen og Bjørn Panella Pedersen ligner en gruppe helt almindelige unge sidst i tyverne og begyndelsen af trediverne med t-shirts, jeans, jokes og intern jargon, men de kan noget helt særligt.

I december var de fire ph.d.-studerende og postdoc'er medforfattere på hele tre artikler i det internationale tidsskrift Nature. Artiklerne er skrevet sammen med andre forskere fra grundforskningscentret Pumpkin under Molekylærbiologisk Institut på Aarhus Universitet, men også forskere fra andre institutter og universiteter har bidraget. Artiklerne beskriver de tre vigtigste slags ionpumper, der findes i alle levende organismer, og som får vores krop til at fungere. Men hvad er det egentlig, der får unge lyse hoveder, som disse til at bruge år i laboratorierne på at bestemme den atomare struktur af de membranproteiner, der fungere som ionpumper i planter og dyr.

"Vi er nok ligesom tognørder. Vi elsker bare proteiner," griner ph.d.-studerende Claus Olesen.

De fire proteinnørder kan fortælle længe og i billeder om proteiner, pumper og krystallografi, for de har haft hovedet fyldt med dem - særligt her i de sidste par måneder før færdiggørelsen af artiklerne til Nature.

Udforskningen af ionpumperne kan få afgørende betydning for bekæmpelsen af kræft og andre livstruende sygdomme, og det er en vigtig drivkraft, mener Anne-Marie Winther.

Det var den danske nobelpristager Jens Chr. Skou, der opdagede den første ionpumpe - natrium-kaliumpumpen - for 50 år siden. Og den lange historie bag ionpumperne, som startede i Århus, fascinerer også.

"I 50 år har utrolig mange mennesker arbejdet med at løse gåden om, hvordan pumperne virker, og nu har vi fundet ud af, hvordan de ser ud. Det er et kæmpe fremskridt," siger Bjørn Panella Pedersen.

Tvivl og fejl

Bag den prestigefulde offentliggørelse i et videnskabeligt tidsskrift ligger også mange timers tvivl, spildt arbejde og fejlslagne ideer. Ph.d.-studerende Bjørn Panella Pedersen, der sammen med post doc Morten Buch-Pedersen på Københavns Universitet har udforsket protonpumperne i planter og svampe, har haft usikkerheden tæt inde på livet.

"Det føles fantastisk nu. Men Morten og jeg har brugt fire år på at nå til det resultat, så det er klart, at det er en hård proces. Mest fordi vi undervejs ikke har vidst, om det overhovedet ville ende med at lykkedes os at få kortlagt protonpumpen," fortæller Bjørn Panella Pedersen.

De andre har også prøvet at siddet fast i en uløselig problemstilling i månedsvis. Anne-Marie Winther og Claus Olesen har arbejdet sammen om at kortlægge kalciumpumpen, og det har taget dem næsten to år bare at få lavet de proteinkrystaller, som skulle bruges til at finde ud af, hvordan kalciumpumpen er opbygget.

"Man kan have en rigtig god ide til et forskningsprojekt, men fordi vi arbejder med en gruppe proteiner, der er svære at have med at gøre, er det forbundet med stor usikkerhed om projektet vil lykkes," fortæller Anne-Marie Winther.

At være Skous arvtagere kan også være med til at holde en oppe, mener Preben Morth: "Skou brugte tre år på at finde den første ionpumpe, men derefter brugte han otte år på at overbevise sine kolleger om, at den overhovedet eksisterede. Og det har været med til at gøre, at jeg har kunnet sige til mig selv, når det så allermest surt ud: Du skal ikke give op nu."

Korpsånd

Når de fire alligevel er nået så langt som til at få tre artikler i Nature allerede som ph.d.-studerende og post doc, så er det på grund af en hel bestemt korpsånd, der hviler over det mørkeblå træhus i Forskerparken, hvor de holder til.

"Det at samarbejde og lære af hinanden er hovedårsagen til, at vi er nået så langt," siger Claus Olesen.

"Jens Nyborg, der er grundlægger af den røntgenkrystallografiske afdeling, sagde, at det var vigtigt at glæde sig over andres gode resultater, og den ånd kan man virkelig mærke her, for vi får alle sammen glæde af, når der er en, der får en artikel i Science eller Nature," fortæller Claus Olesen.

Preben Morth, der har taget sin ph.d. i Tyskland, har oplevet, hvad det vil sige, når den interne konkurrence er så hård, at folk holder tæt med deres viden og ikke støtter hinanden.

"Det er forståeligt, at der er stor konkurrence på vores område, fordi man udtynder års arbejde, hvis nogen offentliggør før en selv, men det hæmmer sådan set alle, fordi jo mere man deler sin viden, jo bedre klarer gruppen sig som helhed," mener Preben Morth.

Ligesom fællesskabet er også friheden til at forfølge sine egne ideer vigtig for at kunne udvikle sig som forskerstuderende.

"Der er meget stor forskel på at få en opskrift på, hvad du skal gøre og så at gøre tingene selv og sige: Hvad er det, jeg vil? Hvor skal jeg hen, og hvordan kommer jeg derhen? Det er der, man virkelig lærer noget," mener Claus Olesen.

"Og så af de fejl man laver," tilføjer Preben Morth.

Krystalmager

Det er her i det lyse laboratorium fyldt med kolber, flasker med forskelligfarvede væsker, pipetter og snesevis af beholdere i pangfarvet plastic, at Anne-Marie Winther, Preben Morth, Claus Olesen og Bjørn Panella Pedersen har brugt timer og år af deres liv.

I krystallageret ved siden af er der køligt. Væggene er dækket af skabe med glasdøre fyldt med klare plastikbakker, der er stablet oven på hinanden. I hvert af de 24 små rum i bakkerne er der flere hundrede krystaller bestående af flere milliarder proteiner, som har pakket sig til proteinkrystaller.

Anne-Marie Winther hiver sine gamle kunstværker frem og stiller dem under mikroskopet: "Det er ikke de smukkeste dem her. De skal helst have skarpe kanter og fast struktur."

Først er de så små, så små, at øjet end ikke ænser dem. Men efter uger, eller nogle gange måneder, så kommer de frem krystallerne. Der er stjerneformede, rombeformede og rektangulære krystaller. Jo mere harmonisk eller skarpe krystallerne er, jo bedre datamateriale kan proteinforskerne få ud af dem senere hen.

Kunsten ved krystallisation er at få proteinerne til at pakke sig ved at tilsætte den helt rigtige blanding af kemikalier - også kaldet buffer, fortæller Anne-Marie. På væggen hænger en liste med 50 forskellige buffere som kan være alt fra salt, olier til polymer og alkohol. Det er her, alkymisten i dem kommer frem, for der er ingen faste regler for, hvordan man skaber det perfekte krystal, der kan afvriste proteinerne og ionpumperne deres hemmelighed.

"Der er ingen facitliste til, hvordan man laver krystaller. På den måde er der stadig lidt alkymi over det, vi laver. Det er den sorte del af vores videnskab, som nogen elsker og andre hader, fordi du ikke kan regne ud, hvordan man laver krystaller," siger Claus Olesen.

Molekylærbiologerne i grundforskningscenteret kombinerer ligesom datidens alkymister en lang række videnskabelige discipliner. For at finde frem til, hvordan pumperne i vores celler fungerer skal man både mestre matematik, kemi, fysik, biologi og sundhedsvidenskab.

Kort over elektronerne

Før Anne-Marie Winther kan få sine data at arbejde videre på, foran computeren, så skal hun fange et 'godt' krystal i en mikroskopisk løkke for enden af, hvad der ser ud som en knappenål. I hvert krystal findes milliarder af proteinmolekyler. Når en røntgenstråle skydes igennem krystallen, rammer fotonerne elektronerne i molekylerne, der tilsammen danner et sprednings mønster. Mønsteret afspejler, hvordan elektronerne er placeret omkring hvert enkelt atom i proteinet.

"Hvis vi prøvede at sende en røntgenstråle igennem et enkelt proteinmolekyle, så ville energien få molekylet til at sprænges, men ved hjælp af krystalliseringen, så undgår vi den effekt og får samtidig et billede af, hvordan molekylerne sidder placeret i forhold til hinanden," forklarer Anne-Marie Winther, mens hun sætter knappenålen med krystallen fast i røntgenapparatet, der fylder et helt rum.

Efter en tur i røntgenmaskinen får krystalmagerne adskillelige spredningskort ud, som til forveksling ligner en skydeskive med sorte pletter på. Med disse røntgenskiver i hænderne kan Anne-Marie, Claus, Preben og Bjørn udregne, hvordan elektronerne sidder placeret rundt omkring hvert enkelt atom i molekylerne.

Oppe på det tætpakkede ph.d.-kontor toner et smukt blåt edderkoppespindsmønster frem. Et elektrontæthedskort.

"Det kan tage år at regne sig frem til, men i dette elektrontæthedskort kan vi se proteinets struktur," forklarer Anne-Marie Winther og fortsætter: "Og her er hele mit membranprotein," fortæller hun glædestrålende om en rød-blå figur, der toner frem på skærmen.

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

anbefalede denne artikel

Kommentarer