Bara när temperaturen når universums absoluta nollpunkt står allting still. Annars är materian i ständig rörelse – på atomnivå, molekylnivå, elektronnivå.

– Värmerörelse är en helt ”gratis” rörelse som bara finns. Jag har länge intresserat mig för om man kan utnyttja den på något vis, säger Heiner Linke, professor i nanofysik och Wallenberg Scholar vid Lunds universitet.

Han började fundera på det redan under sin doktorandtid, och fick inspiration när han flyttade till Sydney som postdoktor och mötte strukturbiologen Paul Curmi. Medan Heiner Linke i sitt arbete med halvledarmaterial hade tänkt på elektroners rörelse, hade Curmi övervägt detsamma för proteiner. Det blev grunden för ett mångårigt samarbete, och i februari 2024 i tidskriften Nature Communications publicerades en artikel om världens första konstgjorda motor som skapar rörelse med hjälp av proteiner. Motorn härmar ett biologiskt fenomen, burnt-bridge ratchet, där en struktur rör sig framåt genom att plocka bort delar av ett filament, som bryts ner i processen.

Enzymklädd kula rullade av sig själv

Forskarnas lösning var en kula i mikrometerstorlek klädd med enzymer som kan klyva proteiner.

– Substratet som enzymerna kan ”tugga” lägger vi på en yta. När de genom slumpvis värmerörelse får kontakt med det så tuggar de sönder det och kulan rör sig ditåt. Genom ny värmerörelse kommer de i kontakt med mer substrat och fortsätter, säger Heiner Linke.

På en slät yta hade motorn bara gått hit och dit. Men forskarna skapade med nanoteknik en minimal, substratklädd kanal. Det fick kulan att gå i en enda riktning, utan tillförsel av yttre energi. Konstgjorda molekylmotorer har tillverkats förut, men det här är den första som enbart bygger på proteiner och som rör sig längs en nanotillverkad väg. En mängd processer i kroppen använder små ”motorer” för att mekaniskt åstadkomma något, till exempel tillverka DNA eller proteiner. Mekaniken är välkänd, men inte hur energin omvandlas till rörelse.

– Att vi inte vet det, trots allt annat vi vet om proteiner, det är nästan upprörande! Det är en energiomvandlingsprocess som är helt annorlunda än allt vi använder i de motorer människan byggt. Jag vill förstå den, och det är ren grundforskning.

Vill grundlägga ett nytt forskningsområde

Proteinmotorn var en kula av ett polymermaterial, klädd med naturliga enzymer. Nu vill Heiner Linke och hans kollegor skapa ett nytt protein, en molekyl som självständigt rör sig i en bestämd riktning. Så gör vissa av kroppens så kallade motorproteiner, till exempel myosin, som får musklerna att dras samman. Som Wallenberg Scholar vill Heiner Linke också samla krafter till en ny forskningsmiljö i Lund: nanoteknik med hjälp av proteindesign.

– Proteiner är uppenbarligen ett väldigt kapabelt material, men vi har knappt börjat fråga oss vad vi kan skapa av det utanför biologin. Det är som en variant av nanoteknik som vi inte har börjat använda än.

Vi har inte ens ett bra språk för att beskriva hur proteiner omvandlar energi till rörelse. Det brukar vara ett tecken på att man inte förstår fenomenet.

Hans vision är att forskarna i Lund med sin kunskap om bioteknik, molekylärbiologi och nanoteknik i kombination med artificiell intelligens ska kunna tillverka helt nya material med nya egenskaper.

– När vi började designa artificiella proteinmotorer för femton år sedan var det galet att ens försöka. Men nu är det annorlunda. Det är fortfarande ambitiöst, men ett mer rimligt mål.

Kollegorna gör arbetet möjligt

Heiner Linke är uppvuxen i Tyskland och började sin utbildning i München. När han ville göra examensarbete utomlands föll valet på Lund, där han träffade sin sambo. Tillsammans flyttade de till Australien, Oregon i USA, och tillbaka till Lund. Men det tog många år innan Heiner Linke definitivt bestämde sig för att stanna i akademin.

– Jag började plugga fysik för att det var det enda jag var riktigt bra på i skolan. Sedan tänkte jag börja jobba, men det lät roligt att doktorera. Efter det insåg jag att en postdoktorstjänst gav mig chansen att flytta till ännu ett nytt land...

Det fanns inget långsiktigt mål, men ett tydligt kortsiktigt: han ville fortsätta om det gick bra, och kändes roligt. Det gjorde det.

Sedan återkomsten till Lund har han hunnit vara avdelningsföreståndare, chef för forskningscentret NanoLund, och prorektor vid Lunds universitets tekniska fakultet.

– Ledningsuppdragen har varit väldigt utvecklande. Men efter tre år som prorektor ställde jag inte upp för omval. Jag ville gå tillbaka till forskning på heltid.

Han hade då sedan några år ett stort forskningsanslag från Europeiska forskningsrådet, och kände att han hade behandlat anslaget och sin forskargrupp för styvmoderligt. Vid samma tid utsågs han dessutom till Wallenberg Scholar.

– Det bästa med mitt jobb är att jag har så smarta och nyfikna människor omkring mig. Här finns kollegor, doktorander och postdoktorer med alla kompetenser som behövs för att faktiskt göra verklighet av det jag tänker ut. Jag själv är väldigt begränsad, jag har nästan inga labbkunskaper och de jag har är jättegamla. Men när jag har en idé vet jag precis vem jag kan gå till med den. Det är fantastiskt.

Text Lisa Kirsebom
Bild Kennet Ruona