Wallenberg Academy Fellows

Bättre analysteknik ska visa proteinrörelser

Varför nöja sig med stillbilder om man kan göra en film? Sebastian Westenhoff vid Göteborgs universitet utvecklar en ny teknik för att studera proteiner. Målet är att se hur proteinerna rör sig när de utför sitt arbete.

Allt levande i naturen är uppbyggt av många olika ämnen, men så fort något förändras är en särskild grupp inblandad: proteinerna. Det är de som är aktiva när något rör sig, växer, omsätter energi, bryts ner, byggs upp, blir sjukt och blir friskt.

– Forskningsfältet strukturbiologi går i stort sett ut på att ta bilder av proteiner i olika stadier. Men man har hittills inte kunnat se hur de ändrar form just när de utför sin uppgift. Vill man förstå hur proteiner fungerar så behöver man se det, säger Sebastian Westenhoff vid Göteborgs universitet.

Märkta proteiner ger ledtrådar

Tekniken han ska arbeta med kallas infraröd spektroskopi. Det handlar om ultrakorta laserpulser som skickas genom ett ämne. Där absorberas de på olika sätt beroende på atomernas bindning i ämnet. Genom att titta på vilket ljus som kommer ut och räkna ut vilka våglängder som har absorberats, kan man alltså dra slutsatser om hur ämnet – exempelvis proteinet – ser ut på atomnivå.

Men proteiner är stora molekyler som består av väldigt många atomer. Därför har infraröd spektroskopi hittills inte fungerat så bra på dem. Man får massor av information, men det är ändå svårt att skapa sig en klar bild av proteinets form och rörelse. Sebastian Westenhoff arbetar nu på att utveckla en teknik för att förändra proteiner på ett kontrollerat sätt så att vissa delar av dem är märkta så att de går att följa enskilt under försöket.

– Mest spännande vore om vi kunde identifiera områden i proteinet där avståndet mellan atomer ändras under rörelsen, för då vet vi att det just där har skett en förändring i proteinets struktur, säger Sebastian Westenhoff.

Viktigt att vara öppen för nya lösningar

Vid sidan av laserpulserna arbetar han sedan flera år med en annan analysteknik; tidsupplöst röntgenspridning. Märkning och ”ombyggnad” av proteiner hade han däremot ingen erfarenhet av innan han började skriva på sin ansökan till Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, det var andra i forskargruppen som hade den kompetensen.

– Jag rör mig ganska fritt mellan fysik, kemi och biologi. Det är en fördel som forskare att kunna ta in nya lösningar och ny kunskap snabbt. Och så är jag bra på att formulera mina idéer så att andra förstår vad jag vill åstadkomma, säger Sebastian Westenhoff.

Om man får kunskap om hur proteinerna rör sig har man tagit första steget mot att kunna styra dem vilket gör det möjligt att skapa läkemedel, styra tillväxten hos plantor, bekämpa skadliga mikroorganismer… Men det är egentligen inte det som får Sebastian Westenhoff att gå till jobbet om morgnarna.

– Det som driver mig är att förstå hur saker fungerar. Jag tycker bara det är coolt att begripa hur den här lilla maskinen rör sig när den gör vad den gör, säger han leende.

Och det är inte så svårt att förstå att han fascineras, när man hör honom berätta om sina projekt. Nyligen publicerade hans forskargrupp resultat som visade hur ljuskänsliga proteiner i blad ändrar form. De är en del av det signalsystem som talar om för växten när dagarna blir kortare och det är dags att dra in klorofyllet och fälla löven.

”Att bli utsedd till Wallenberg Academy Fellow har gjort det möjligt för mig att öppna en helt ny gren i min forskning. Jag tror att Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse är bra på att identifiera sådana projekt som kan vara banbrytande.”

Helt ny kunskap en stark drivkraft

Nu, som Wallenberg Academy Fellow, ska han studera akvaporiner, proteiner i cellers yta som fungerar som transportkanaler för vattenmolekyler. Sebastian Westenhoff vill veta exakt hur vattnet går igenom, hur fort det rör sig på olika ställen i kanalen, och hur det är möjligt för akvaporinen att släppa igenom bara vatten och ingenting annat.

– Jag blir alltid extra motiverad när jag inser att nu har min grupp upptäckt något som ingen annan förstått förut. Vi har gått över gränsen till ny kunskap. Det tycker jag är jättespännande.

Sebastian Westenhoff är uppvuxen och utbildad i Tyskland, där nästan alla kemister som passerar mastersnivå också disputerar, oavsett om de planerar att satsa på forskning eller inte. Att han skulle gå vidare som forskare var ingen självklarhet, han arbetade som konsult ett tag och trivdes med det, men en tid som doktorand i Cambridge fick honom att bestämma sig.

– Cambridges universitet är ju väldigt framgångsrikt, och arbetet var roligt och inspirerande. Som doktorand var man otroligt fri, och det är något av det bästa med att vara forskare tycker jag. Jag får arbeta med det jag brinner för och har ingen chef som bestämmer över min forskning. Å andra sidan tar jobbet aldrig slut. Jag fortsätter ofta tänka på det hemma.

Text Lisa Kirsebom
Bild Magnus Bergström