Vill bygga en självgående proteinmotor

Proteiner är livets byggstenar. Vissa proteiner spelar en viktig roll i att omvandla energi till rörelse – och kan därför också beskrivas som naturens minsta motorer. Att lära sig att bygga med hjälp av proteinmolekyler har länge varit en önskedröm för forskare. Nyligen kom fysikprofessor Heiner Linke ett steg närmare målet och som Wallenberg Scholar vill han nå ännu längre. 

Till att börja med kan man undra varför man ens vill ge sig i kast med att imitera naturen på det här sättet?

– Naturen är smart. Vi gissar att det finns en anledning till att evolutionen valde just proteiner som huvudbyggstenen för liv. Vi vet redan att energiförbrukningen hos proteinmotorer är extremt liten, men framför allt vet vi att det går att bygga extremt komplexa organismer med hjälp av proteiner, säger Heiner Linke vid LTH, Lunds universitet.

–  Om vi kan lära oss att konstruera och bygga med proteiner kan man drömma om komplex nanoteknik som dessutom skulle vara mycket mer hållbar än dagens nanoteknik.

Just nu är alla forskarförsök på området proteinmotorer grundforskning utan direkt sikte på praktisk nytta. 

Världens första motor som använder biologiska proteiner

Men forskningen går framåt. I slutet av februari demonstrerade Heiner Linke tillsammans med kanadensiska och australiska kollegor i Nature Communications världens första konstgjorda motor som skapar rörelse med hjälp av proteiner: en mikrokula som för egen maskin rörde sig framåt tack vare att den var täckt av ett lager av proteiner, närmare bestämt enzymer. Eftersom enzymerna likt en gräsklippare klippte av ett annat lager av ”gräsmolekyler” på en glasyta rullade mikrokulan framåt. Den behövliga energin frigjordes när enzymerna klippte ”gräset”.

– Denna motor använder sig av biologiska proteiner som finns i naturen och ett stort antal proteiner behöver samverka. 

Heiner Linkes och kollegornas stora mål är att skapa en självgående proteinmotor, bestående av en enda stor molekyl, som förflyttar sig med hjälp av ett biokemiskt bränsle.

– Ungefär såsom de biologiska motorerna myosin, som finns i muskler, och kinesin, som transporterar signalsubstanser i nervceller, säger Heiner Linke. 

Som Wallenberg Scholar vill Heiner Linke ägna sig åt att bidra till designen av en autonom proteinmotor samt molekylsexperiment för att studera och optimera en sådan. Han vill också utforska proteindesign som en plattform för miljövänlig och hållbar nanoteknologi.