Annons
Upptäckt ger övertag över bakterier

Belönad bild. Alla tre pristagare har tagit fram bilder av ribosomen hos bakterier. Här en antibiotikamolekyl (röd) som förstör ribosomen så att bakterien dör.

Bild: 
Airi Iliste

Upptäckt ger övertag över bakterier

Nya typer av antibiotika mot farliga bakterier kan bli en följd av årets Nobelpris i kemi. Pristagarna har kartlagt ribosomen, cellernas proteinfabrik.

En eftermiddag i september år 1978 stod den bulgariske författaren och regimkritikern Georgi Markov och väntade på en buss i London. Plötsligt kände han ett stick på baksidan av höger lår. Han vände sig om och såg en man som höll i ett paraply. Mannen ursäktade sig och försvann. Tre dagar senare var Georgi Markov död.

Giftet som användes i det så kallade paraplymordet var ricin, ett växtprotein som slår ut cellernas ribosomer.

Ribosomerna spelar en avgörande roll i varje cell hos alla levande organismer, från de enklaste bakterier till människor. De omsätter cellernas genetiska information till proteiner, ämnen som bland annat bygger upp cellen och styr dess kemiska processer.

Detaljerna om hur ribosomerna fungerar är en viktig del av naturvetenskapens svar på den stora frågan: ”Vad är liv?”

Isbjörn gav hopp

Ada Yonath – pionjären bland årets kemipristagare – bestämde sig redan i slutet av 1970-talet för att försöka lösa ribosomens gåta. Hon ville undersöka den med så kallad röntgenkristallografi, som tidigare hade avslöjat den tredimensionella strukturen hos dna och andra viktiga molekyler.

– Då var det ingen som trodde att jag skulle lyckas. Men jag hade läst en vetenskaplig artikel om isbjörnar som gav mig hopp, säger hon på telefon från sitt laboratorium vid Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel.

Problemet med ribosomen är att den innehåller flera hundra tusen atomer och är enormt komplicerad. Dessutom är den oregelbunden till formen. Ämnen av det slaget brukar vara nästan omöjliga att omvandla till kristaller. Och utan kristaller går det inte att använda röntgenkristallografi.

Men Ada Yonath hade läst att isbjörnens ribosomer förenar sig till en mycket regelbunden struktur – i princip en kristall – i samband med att den går i ide.

– Jag tänkte att om björnarna klarar det, så kanske jag också kan göra det, säger hon.

Hon valde att arbeta med bakterier, eftersom de har relativt små och enkla ribosomer. En ribosom består av två delar, en stor och en liten, som har olika funktioner.

Redan år 1980 lyckades Ada Yonath för första gången kristallisera den större delen. Men kristallerna var inte tillräckligt rena för att avslöja de olika atomernas inbördes lägen.

Hon kämpade vidare, bland annat med en bakterie från Döda havet som tål mycket höga koncentrationer av salt. Ada Yonath har rykte om sig att vara målmedveten och har vid sidan av slitet i laboratoriet också klarat livet som ensamstående mamma.

Kristaller sprider strålar

I början av 1990-talet kunde hon göra betydligt renare kristaller. Hon analyserade dem med en apparat som sänder röntgenstrålar genom kristallen. Vissa strålar ändrar riktning när de träffar atomer i kristallen. När strålarna träffar en skärm på andra sidan uppstår ett mönster av mörka prickar. Men Ada Yonath saknade viktig information om ljusstrålarnas vinklar som behövdes för att återskapa en modell av ribosomen i tre dimensioner.

Det problemet löste en annan av årets pristagare, Thomas Steitz. År 1998 publicerade han de första suddiga bilderna av ribosomens stora del.

Genombrottet ledde till att flera forskargrupper började tävla om att först publicera en bild av ribosomen så skarp att varje atom har sin bestämda plats. Samtliga tre pristagare lyckades med den bedriften under augusti och september år 2000.

– Det var som att tända en lampa i ett mörkt rum, säger Måns Ehrenberg, ledamot av Nobelkommittén för kemi.

Plötsligt kunde forskarna se hur den märkvärdiga maskinen i nanoskala fungerar; hur dess lilla del avläser genetisk information och hur dess stora del utnyttjar informationen till att foga samman olika aminosyror till proteiner.

Forskarna har hittills bara kartlagt ribosomer från bakterier. På flera viktiga punkter skiljer de sig från ribosomerna hos människor och andra varelser med cellkärna. Det ska vi vara glada för. Dessa skillnader är nämligen grunden för ungefär hälften av de antibiotika som används i dag, enligt Måns Ehrenberg. En kur med den typen av antibiotika liknar ett paraplymord – med den avgörande skillnaden att giftet slår mot bakteriers ribosomer, inte mot människans.

Nya vapen mot bakterier

Tack vare den nya kunskapen om hur ribosomen ser ut i detalj har forskarna också kunnat ta reda på hur olika typer av antibiotika fungerar. Samtliga tre pristagare har tagit fram bilder som visar hur antibiotika på olika sätt blockerar ribosomens biologiska maskineri.

Thomas Steitz har dessutom startat företaget Rib-X Pharmaceuticals som använder den nya kunskapen för att utveckla mediciner mot bakterier som har blivit resistenta mot en eller flera av dagens antibiotika.

– Vi räknar med att den första produkten finns på marknaden år 2015, säger Susan Froshauer, vd för företaget.

Bland företagets vetenskapliga rådgivare finns Venkatraman Ramakrishnan, som delar årets kemipris, samt Harry Noller, som enligt flera bedömare borde ha fått dela kemipriset om det hade kunnat ges till fler än tre personer.

Bortom forskningen om nya mediciner har den belönade forskningen också gett klarhet i en gammal ”hönan eller ägget-fråga” om livets tidiga utveckling på jorden. Ribosomen består av både proteiner och rna, molekyler som liknar dna. Men om ribosomen – som behövs för att tillverka proteiner – delvis är gjord av proteiner, vad kom då först: ribosomen eller proteinerna?

De detaljerade bilderna av ribosomen visar att rna spelar en nyckelroll. De flesta delar som sköter ribosomens grovjobb består av rna.

– Jag tycker att det är det allra bästa beviset för att livet började som rna, säger Britt-Marie Sjöberg, professor i molekylärbiologi vid Stockholms universitet.

Ribosomen är alltså i grunden en maskin av rna som utvecklat förmågan att tillverka proteiner, vilket enligt Britt-Marie Sjöberg var ett jättekliv i livets tidiga utveckling.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar