Proteiner är involverade i en mängd livsviktiga processer i våra kroppar. Många är väl kartlagda, men det finns fortfarande massvis med obesvarade frågor kvar.

Dessa mysterier engagerar Pernilla Wittung Stafshede, professor i kemi vid Chalmers tekniska högskola. Hon har ägnat sitt forskarliv åt att lösa några av gåtorna kopplade till hur proteiner fungerar. Men hon söker också svar på vad som händer när proteiner inte fungerar som de ska, och i stället får en central roll i sjukdomar. Särskilt neurodegenerativa sjukdomar som bryter ner nervcellerna, som demenssjukdomar, Huntingtons sjukdom och ALS.

– Befolkningen blir allt äldre, och många kommer att drabbas av demenssjukdomar som idag saknar bot, som Parkinson och Alzheimer. Det är ett stort problem som forskningen måste ta sig an, och det är en av de stora drivkrafterna i mitt arbete, säger hon.

Fokus på proteiners felveckningar

Pernilla Wittung Stafshede, som bland annat är ledamot i Nobelkommittén för kemi och Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademin, IVA, är mån om att forskning ska göras tydlig och begriplig för alla. För att förklara sitt nya projekt har hon placerat två figurer på bordet framför sig. En av dem är en ”Rubiks orm,” en vridbar pusselleksak som blev känd på 1980-talet, som hon använder för att visa hur proteiner veckar sig. Intill ligger några 3D-printade, räfflade plattor tätt packade mot varandra. De illustrerar hur proteiners veckning kan gå fel, så att det bildas klumpar som skapar problem i cellerna.

Hon lyfter upp figurerna, och förklarar:

– Proteiner behöver vecka ihop sig till rätt form för att fungera som de ska. Men av någon anledning blir det ibland felveckningar. Det kan leda till att proteinerna klumpar ihop sig till så kallade amyloider: långa, olösliga fibrer där proteinerna sitter packade på varandra, som ofta brukar kallas för plack. Amyloida fibrer ställer till med många problem i cellerna, och leder till slut till celldöd i hjärnan. Det finns ett femtiotal olika sjukdomar kopplade till amyloider, och för att kunna angripa dem behöver vi förstå mer om dessa felveckningar och varför de sker, säger hon.

Idag finns många teorier om amyloida processer, men få säkra svar. En upptäckt på senare år, som hennes forskargrupp var tidig med att fånga upp, är att amyloider tycks fungera som mindre välfungerande enzymer som katalyserar – eller driver på – kemiska reaktioner. Den här aktiviteten har hittills bara undersökts hos några få amyloida fibrer, men den identifierades hos de amyloider som bildas i Parkinson- och Alzheimer.

Genombrott kan bana väg för nya läkemedel

Just detta, hur amyloider är kopplade till kemisk aktivitet, ska Wittung Stafshedes forskargrupp fokusera på.

– Vår grupp har gjort flera tester som visar att närvaron av amyloider kan kemiskt förändra metaboliter: små kemiska ämnen som ingår i ämnesomsättningen. Nu tar vi nästa steg för att förstå de bakomliggande mekanismerna; vilka kemiska reaktioner kan påskyndas och vad kan detta ha för relevans för sjukdomarnas framskridande? Om vi kan visa att amyloider förändrar viktiga metaboliter i kroppen är det ett genombrott i förståelsen av neurodegenerativa sjukdomar, som kan bana väg för helt nya sätt att angripa dem, säger hon.

Pernilla Wittung Stafshedes laboratorium är en riktig proteinfabrik. Här tillverkas flera hundratals milligram protein av olika sorter varje vecka – och de kommer väl till pass i det nya projektet.

”Om vi kan visa att amyloider förändrar viktiga metaboliter i kroppen är det ett genombrott i förståelsen av neurodegenerativa sjukdomar, som kan bana väg för helt nya sätt att angripa dem.”

I laboratoriet ska forskargruppen granska amyloiders katalytiska egenskaper i provrör, men också testa intressanta reaktioner direkt i levande nervceller. Ett stort fokus ligger på Parkinsonproteinet alpha synuclein, men gruppen kommer även undersöka katalytisk aktivitet i en mängd andra amyloidogena proteiner.

– Om vi ska lösa gåtan med människans obotliga demenssjukdomar behöver vi ta oss an de obesvarade frågorna från olika håll. Vi undersöker nu egenskaper hos amyloider som tidigare varit okända, och jag hoppas att det leder till nya måltavlor för utveckling av läkemedel, säger hon.

Forskning för vår hälsa

Pernilla Wittung Stafshede kom i kontakt med forskningen när hon läste kemiteknik på Chalmers. Under sista året fick hon möjlighet att arbeta som utbytesstudent på ett forskningslaboratorium vid Imperial College i London under ett år, en upplevelse som gjorde ett stort intryck.

– Det var otroligt spännande att utforska och bevisa saker som ingen annan visste svaret på. Här förstod jag hur roligt det är med forskning. Jag tycker om att klura ut saker, lösa mysterium. För inga experiment ger enkla svar, säger hon.

Fascinationen för proteiner syns numera även på hennes armar, där tatueringar av vackra formationer och slingrande strukturer illustrerar många av de proteiner hon har forskat på. Att hon genom åren har växlat från att studera de grundläggande mekanismerna för proteinveckning, till att granska deras betydelse för sjukdomar när de veckar sig fel, har flera bottnar.

– Min pappa dog i en demenssjukdom, och det var förfärligt att se hur han pendlade mellan att förstå och inte alls förstå. Ju mer senior jag har blivit som forskare, desto viktigare känns det att fokusera på frågor som är kopplade till vår hälsa, och har en direkt relevans för sjukdomar som vi människor kan drabbas av, säger hon.

Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg