Tänk att kunna bemästra evolutionen. Det kan man säga att pristagarna i kemi gör. Frances H Arnold har utvecklat en metod för att ta fram nya enzymer, som är mer effektiva än de enzymer som vi har runt omkring oss och finns naturligt.
Publicerad:
För den upptäckten, som gjordes 1993, belönas hon med Nobels kemipris. Nyttan ligger bland annat i att kunna ta fram nya biobränslen och läkemedel. Det kan till exempel handla om enzymer som på ett mer effektivt sätt spjälkar cellulosa.
Priset delar hon med George P. Smith och Sir Gregory P. Winter, vilka har utvecklat en metod – fagdisplay – som används när nya antikroppar tas fram. Dessa används bland annat i behandlingen av ledgångsreumatism och psoriasis, liksom för att bota spridd cancer och autoimmuna sjukdomar.
På Lunds universitet är Eva Nordberg Karlsson professor i bioteknik och leder en forskargrupp som i samarbete med kollegor där använder Frances H Arnolds upptäckt i sin forskning.
- Jätteroligt och överraskande, säger hon spontant. Arnold är en banbrytare och var tidigt ute med den här metoden som kan användas i olika syften när man vill förändra enzym.
Utmaning att hitta rätt
Hon förklarar att utmaningen är att hitta och plocka ut det exakta enzymet man vill ha från det bibliotek av enzymer, som mutagenesen skapar.
- Det kan handla om allt från enzymer som är katalysator för att bygga nya molekyler eller som är stabila vid vissa temperaturer.
Hur använder du metoden i din forskning?
- Jag och en kollega har tittat på ytaktiva ämnen där olika sockerarter och fettalkohol kopplas ihop med hjälp av enzymer. Det är en utmaning att hitta rätt enzymer som funkar. Och där arbetade vi med att hitta bra metoder för att plocka fram det rätta enzymet ur biblioteket. Forskningen fortsätter i jakt på de rätta enzymerna.
-Metoden användes också i ett samarbetsprojekt med Inst för Immunteknologi vid Lunds Universitet som då använde fagdisplay för utveckling av kolhydratbindande egenskaper.
Enzymer från varmkällor
Ofta behövs det en mix av olika enzymer, då en produkt kan hämma ett enzyms effekt, och då får ett annat ta över jobbet.
Enzymer – ett protein – finns överallt i naturen och har anpassats genom evolutionen. Vissa av dem finns i extrema miljöer, som låga och höga pH-värden eller i varma källor. Dessa extrema enzymer har Eva Nordberg Karlsson undersökt närmare på.
- Vi har bland annat tittat på gensekvensen för att till exempel kunna se vilka gener som kodar för stabilitet som gör att enzymerna överlever extrema miljöer.
De enzymerna kan sedan förbättras och bli mer effektiva, beroende på vilka egenskaper man är ute efter. Det görs på labb med hjälp av mutagenes, alltså den metod som Arnold har tagit fram.
- Man kan kalla det för snabb evolution.
I sin forskning har Eva Nordberg Karlsson fokus på kolhydrater, där hon studerar utvalda enzymer och mikroorganismer.
- Jag har mest ägnat mig åt enzymer som omvandlar råvaror som innehåller kolhydrater till produkter med hälsofördelar, som oligo-sackarider (korta sockerkedjor) och antioxidanter.
Den andra halvan kemipriset, som handlar om antikroppar och peptider, har tagits fram genom så kallad fagdisplay. Den metoden går ut på att virus infekterar bakterier, vilket kan utnyttjas för att ta fram nya proteiner.
2018 års pristagare i kemi är:
Frances H. Arnold, 62 år, USA
George P. Smith, 77 år, USA
Sir Gregory P. Winter, 67 år, Storbritannien
Palle Liljebäck
chefredaktör