"Enzymers mekanismer på spåren"

KRÖNIKA

16 juni 2017

En grupp av människor sitter på en stentrappa.

Lynn Kamerlins forskargrupp, Uppsala universitet

Genom att studera gamla proteiner kan vi lära oss varför moderna proteiner beter sig som de gör och rekonstruera evolutionära tidslinjer för hur nya funktioner uppstår, skriver Lynn Kamerlin, professor i strukturbiologi.

Porträtt av Lynn Kamerlin.
Lynn Kamerlin, Uppsala universitet

Enzymer är naturens katalysatorer – proteinmolekyler som sedan miljontals år utgör drivkraften bakom grundläggande kemiska reaktioner och därmed livet självt. Trots att det gjorts omfattande försök har människan aldrig lyckats skapa en konstgjord katalysator som kunnat matcha enzymernas kapaciteter.

Det är dock möjligt att utvinna enzymer från växter och mikroorganismer för användning utanför den biologiska cellen. Ditt hem är fyllt med enzymer som du använder i allt från tvättmedel till kosmetika och även för att möra kött. Användningen av enzymer i bioteknik är inte ett nytt område – det går tillbaka tusentals år till sumererna och egyptierna som, utan att inse vad de gjorde, använde enzymer för att brygga öl och baka bröd. Över tretusen år senare är enzymer avgörande för att ta fram mindre kemikalier och läkemedel eftersom enzymer är miljövänliga, billiga och återanvändningsbara katalysatorer.

Enzymers centrala betydelse för biologi och teknik leder till några avgörande frågor: varifrån kommer enzymer? Hur kan de vara sådana kraftfulla katalysatorer? Hur kan vi manipulera dem för att få dem att göra det vi vill? Trots årtionden av forskning förblir ursprunget till enzymers enorma katalytiska förmågor en av biokemins heliga graaler.

I min forskning tar jag hjälp av beräkningsbiologi för att förstå varifrån enzymer kommer, hur deras funktioner utvecklas och varför de väljer att framkalla en viss reaktion och inte en annan. Jag fokuserar också på att utveckla viktiga verktyg för att kunna designa enzymer med nya och/eller förbättrade funktioner. De senaste åren har detta lett till värdefulla insikter, bland annat om vilka faktorer som driver på utvecklingen av nya funktioner hos enzymer.

Målet för mitt senaste projekt är att öka vår kunskap om evolutionen på molekylär nivå. Tillsammans med kollegor från Spanien och USA ska jag och min forskargrupp generera nya enzymfunktioner i antika proteiner – vissa av dem miljarder år gamla – för att studera deras biokemiska egenskaper.  Genom att studera gamla proteiner kan vi lära oss varför moderna proteiner beter sig som de gör och rekonstruera evolutionära tidslinjer för hur nya funktioner uppstår. När vi bättre förstår hur naturen lär enzymer att katalysera nya reaktioner kommer vi att kunna utnyttja gamla enzymer för att lära dem nya biokemiska funktioner.

Lynn Kamerlin
professor i strukturbiologi
institutionen för cell- och molekylärbiologi
Uppsala universitet

Prenumerera på Uppsala universitets nyhetsbrev

Namn
E-postadress
Senast uppdaterad: 2021-05-31