Detektivarbetet som kartlägger styrningen av cellens kraftverk 

Han beskriver sig som en upptäcktsresande på väg mot de vita fläckarna på biologins karta. Wallenberg Academy Fellow Martin Ott kartlägger mitokondriernas samspel med den omgivande cellen. Efter att ha löst gåtan hos jäst är det nu dags att ta sig an den mänskliga cellen.

Martin Ott

Professor i biokemi samt molekylär biokemi

Wallenberg Academy Fellow 2013

Lärosäte:
Stockholms universitet, Göteborgs universitet

Forskningsområde:
Proteinbiogenesis

Mitokondrierna är cellens kraftverk. De omvandlar kalorierna i det vi äter till den energi som driver alla biologiska processer. Trots denna livsviktiga uppgift så anses mitokondrierna inte ha utvecklats tillsammans med de andra delarna av cellen. Historien bakom deras ursprung är betydligt mer dramatisk. 

Evolutionär historia

De finns flera teorier men den som de flesta anser mest trolig utspelar sig för cirka två miljarder år sedan. Då slukade en urcell en annan cell, eller bakterie, men inte för att äta den utan för att tvinga den till att fortsätta omvandla energi inuti urcellen. Tack vare detta energitillskott kunde urcellen senare ta steget till att utvecklas till en mer komplex organism. Än i dag syns spåren av detta då mitokondrien bär en egen arvsmassa skild från cellernas DNA. 

I takt med tiden anpassade sig den gisslantagna till sin omgivning och utvecklade ett symbiotiskt förhållande till värdcellen. I dag har många av mitokondriens gener vandrat över till cellens DNA och de två samverkar för att driva en molekylär maskin som kallas andningskedjan. 

Med hjälp av andningskedjan skapas den energi som är hårdvaluta för cellernas liv: ATP eller adenosintrifosfat. Hur samarbetet fungerar i praktiken har Martin Ott kartlagt hos jästceller. Nu tar han steget till mänskliga celler. 

– Det är tack vare de senaste fem årens utveckling av tekniker som Crispr/Cas-9 som det är möjligt att närma sig detta även i mänskliga celler, säger Martin Ott. 

Han pekar på två anledningar till varför detta är viktigt att undersöka, den ena är att det är en evolutionärt viktig pusselbit att lägga. Den andra är att ursprunget till många sjukdomar spåras till en felaktig metabolism som kan bero på dålig kommunikation mellan mitokondrien och cellen. 

– Det är viktigt att skapa en förståelse för hur cellen och mitokondrien kommunicerar. Först när vi förstår dessa mekanismer kan vi gå vidare för att skapa nya framgångsrika behandlingar. 

Flyttar hela sitt labb

Steget att bredda forskningen tas samtidigt som Martin Ott flyttar sin forskargrupp från Stockholms universitet till Sahlgrenska akademin vid Göteborgs universitet. 

– Att flytta hela labbet och en familj med tre barn innebär mycket jobb, det är på många sätt en stor och skrämmande flytt. Men jag är övertygad om att det blir bra, inte minst ur ett vetenskapligt perspektiv. 

En viktig anledningen till flytten är att forskningen kommer närmare sjukvården. I Stockholm var de flesta av kollegorna aktiva inom strukturbiologi och biofysik, men i Göteborg blir kollegorna övervägande medicinare.

”Anslaget gör det möjligt att göra långsiktiga satsningar inom viktiga områden där forskningen ofta är mycket riskfylld. Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har en avgörande betydelse för svensk grundforskning.”

– Vi får möjlighet att testa våra teorier i ett medicinskt sammanhang där vi möter nya tankesätt och nya kollegor. När vi rör oss från jästmodeller till mänskliga celler kan det bli avgörande, säger Martin Ott.  

I labbet i Göteborg byggs nu nya forskningsmodeller upp som ska avslöja exakt vilka proteiner som är inblandade när andningskedjans proteinkomplex skapas. Komplexen har förmågan att styra ribosomernas tillverkning av de proteiner som ingår i kedjan, vilka dessa är hos jäst publicerade forskargruppen så sent som under år 2020. 

– Vår hypotes är att samma sorts reglering av genexpression finns även hos mänskliga celler men helt säkra kan vi inte vara förrän vi visat det. 

Vita fläckar på kartan

Han beskriver arbetet som en upptäcktsresa in i det okända. 

– Det är fantastiskt att det fortfarande finns vita fläckar för oss forskare att kartlägga. Samtidigt är det ett arbete som kommer att ta tid. Det tog oss tio år att nå fram när det gäller jästceller, säger Martin Ott. 

De största svårigheterna finns i själva metodutvecklingen som kräver tid och ett nära samarbete mellan forskarna. Här finns många blindgångar som måste följas till sina slut innan de hittar rätt väg, menar han. 

– Det är ett verkligt detektivarbete men jag gillar utmaningen i att förstå komplicerade samband. Det är mycket belönande när du kämpat länge med ett problem och upplever att molnen plötsligt skingrar sig och du ser klart. 

Potentialen att kunskapen kan ligga till grund för nya behandlingsmetoder är stor, både när det gäller cancer och flera degenerativa sjukdomar. Cancerceller har hittat en väg att styra genuttrycket hos mitokondrierna för att påverka metabolismen till sin fördel. Hittar forskarna samma väg kan det betyda nya sätt att bromsa cancerutvecklingen. 

Flytten till Göteborg innebär även fler möjligheter att ägna sig åt fritidsintresset sportklättring. Bara femton minuter från det nya labbet har han redan hittat utmanande väggar att bestiga. 

– Klättringen är en personlig passion där jag kan vara mig själv, inte pappa eller chef. Samtidigt liknar det forskningen på sättet du behöver kombinera kreativiteten i att hitta nya lösningar med förmågan och envisheten att verkställa dem. 

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Johan Wingborg