Proteiner består av långa kedjor av aminosyror som sätts samman i cellernas proteinfabriker: ribosomerna. Den ordning som aminosyrorna läggs till i kedjan bestäms av vårt DNA. När kedjan sedan veckar sig får proteinet sin bestämda funktion.

Men om veckningen går fel kan proteinet istället klibba ihop sig. Dessa felveckade proteiner tros ligga bakom en lång rad sjukdomar som Alzheimers, Parkinson och vissa tumörsjukdomar.

Under de senaste femtio åren har forskare försökt förstå hur veckningen styrs.    

– I dag finns det god kunskap om hur kedjan av aminosyror ska designas för att vecka sig till vissa strukturer. Men det är först de senaste åren som det kommit metoder för att studera veckningsprocessen under själva tillverkningen av proteinet, och en av dem är en metod vi har utvecklat, säger Gunnar von Heijne.

Gunnar von Heijnes metod bygger på att påverka tillverkningen av proteinkedjan med hjälp av särskilda aminosyrasekvenser, så kallade arrestpeptider. Dessa upptäcktes för ungefär femton år sedan och har den egenskapen att de klistrar fast sig i ribosomen för att stoppa tillverkningen av ett protein.

Arrestpeptiderna är känsliga för dragkraften från den växande proteinkedjan. Vid en punkt kan kraften bli så stor att arrestpeptiden slits loss från ribosomen vilket gör att proteinkedjan kan fortsätta växa. Genom att placera en arrestpeptid på valda ställen i kedjan har forskargruppen lyckats utnyttja dragkraften från veckningen till att studera processen.

– Vi kan se när veckningen börjar för varje enskilt protein. Vi ser väldigt exakt hur långt igenom ribosomen proteinet behöver komma för att kunna vecka sig.

Breddade metoden

Gunnar von Heijne och hans kollegor utvecklade metoden främst för att studera membranbundna proteiner men den visade sig fungera lika bra även för vattenlösliga proteiner. Och tack vare Scholaranslaget kunde de göra en avstickare för att utveckla metoden även för dessa.

– Det visade sig dessutom vara tekniskt sett lite enklare, samtidigt som det gav det fältet en ny infallsvinkel. Nu kommer vi att återvända till membranproteinerna. Där finns fortfarande mycket att lära om både lösbara och membranproteiner, säger han.

Gunnar von Heijne har ägnat större delen av sitt forskarkliv till att studera membranbundna proteiner. Statistiska metoder som han utvecklat tidigare under sin karriär har hjälpt forskare över hela världen till en bättre förståelse av hur membranproteiner integreras i cellens membran. Nu kan den nya metoden bryta ytterligare mark. 

– Hittills har vi fokuserat på när veckningen börjar men jag tror också att själva formen på kraftkurvan kan ge mer information om veckningsprocessen än vad vi har i dag.

Tog Nobelpristekniken till Sverige

Under en vistelse vid Rockefeller University i New York 2013 fick han se framstegen som gjorts inom kryo-elektronmikroskopin. En teknik som belönades med ett Nobelpris i fysik 2017 och bland annat gör det möjligt att ta fram tredimensionella strukturer av proteiner. Med hjälp av ett anslag från Knut och Alice Wallenberg Stiftelse 2014 såg han till att ta kryo-elektronmikroskopin till Sverige och SciLifeLab i Solna.

I dag används mikroskopet dygnet runt som en nationell resurs av cirka femtio forskargrupper i landet. Efterfrågan är stor, varje användare får bara ett eller ett par dygns tillgång till mikroskopet var tredje månad.

Nu packas ännu ett mikroskop ihop vid fabriken i Holland i lårar med adress SciLifeLab.

– Det är spännande att få vara med om detta ännu en gång. När jag fick uppdraget att dra igång faciliteten 2014 blev det startskottet till att även vi själva började använda tekniken som ett komplement till våra biokemiska studier av proteinveckning.

År 2015 gjorde kryo-mikroskopin det möjligt för honom att för första gången visa upp en bild av ett protein som veckar sig redan inuti ribosomen. Att fria proteiner veckar sig var känt sedan länge, men detta blev en ny insikt.

– Det var en väldigt rolig användning av mikroskopet. Och något som bekräftade resultaten av våra biokemiska experiment. Tekniken gör det möjligt att se med egna ögon vad vi försöker sluta oss till på biokemisk väg, säger Gunnar von Heijne.  

Inledde karriären som journalist

Det förnyade Scholaranslaget ger Gunnar von Heijne möjlighet att fortsätta odla sin nyfikenhet.

– Anslaget ger mig möjlighet att fortsätta forska på denna nivå, med tillräckliga resurser, tills dess jag är 73-74 år. Det är fantastiskt och hade inte gått att göra annars.

“Scholaranslaget ger oss möjlighet att följa upp även oväntade upptäckter som vi snubblar över. Det gjorde det möjligt att bredda användningen av vår metod till att undersöka fler proteiner.”

Han inledde sin karriär med en fot i journalistiken och en fot i forskningen. Efter en postdoktjänst i USA delade han under några år tiden som forskare med en halvtidstjänst på Vetenskapsradion.

– Det var en rolig tid på en bra redaktion med många olika människor. Men det är också diametralt olika yrken. Som journalist arbetar du mot mycket korta deadlines, medan du som forskare kan arbeta med en artikel i åratal.

När det blev dags att välja så vann viljan att gå på djupet över journalistikens uppdrag att ständigt förenkla. De vetenskapliga artiklarna har dessutom ett betydligt längre liv än ett enskilt radioreportage.

– Inslagen jag gjorde för radion var i princip glömda direkt efter sändningen, säger han och skrattar.

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Magnus Bergström