Molekylära motorer guidar laster på mikrometerskala
Hur kan en svag motor utveckla den kraft och rörelse som våra muskler åstadkommer? Muskelns hierarkiska organisation är svaret; flera motorer parallellt gör muskeln starkare och flera motorenheter i serie gör rörelsen snabb och den totala längdförändringen stor. Mark Sundberg vid Högskolan i Kalmar har studerat hur det molekylära maskineriet, proteinerna aktin och myosin, arbetar i muskler. Förhoppningen är att i framtiden kunna visa hur biokemiska konstruktionsprinciper kan användas för produktion av molekylära maskiner.
Cellen kan ses som en mycket avancerad fabrik med pyttesmå delar som alla har sin specifi ka roll. För att maskineriet ska fungera krävs transport av olika komponenter och färdiga produkter till rätt plats. De molekylära motorerna är viktiga eftersom de kan transportera laster längs de vägar som är en del av cellens skelett. På de olika vägarna, bestående av aktintrådar och mikrotubuli-spår kan, beroende på motor, lasten transporteras åt ena eller andra hållet. Molekylära motorer åstadkommer också den kraft och rörelse som musklerna utvecklar. En och en flyttar sig dessa motorer bara några miljarddels meter och utvecklar en kraft motsvarande en vikt på några hundra miljondels gram, men tillsammans kan de skapa den kraft och rörelse som muskeln behöver.
– Aktin i muskeln bildar långa trådar som myosin- molekylerna kan dra i, eller vandra fram längs, säger Mark Sundberg. Jag renat fram proteinerna och studerat dem i en artifi ciell miljö. Märkning av aktin gör att de blir självlysande och kan på så sätt ses i ett mikroskop. Genom att studera rörelsen av aktintrådar kan jag se hur proteinerna i en muskel samarbetar.
Under studierna i hur aktin och myosin agerar har även designade transportsystem med dessa proteiner skapats. Ett helt transportsystem med dess olika delar ryms på tvärsnittet av ett hårstrå. För att transportera laster kan dessa fästas till aktintrådar som kan frakta lasten till bestämda positioner på en yta. Transportsystemet kan till exempel användas för att spåra små mängder av en substans i mycket små provvolymer.
– Min förhoppning är att resultaten i denna avhandling bidrar till att utveckla användbara mikroskopiska system, till exempel ett helt analyssystem på ett mikrochip, säger Mark Sundberg. Dit är det fortfarande en bit kvar men på vägen lär vi oss också mer om hur naturen konstruerat molekyler med specifika funktioner. På längre sikt skulle detta också kunna leda till att vi kan designa och producera molekylära maskiner med mönster från biokemiska konstruktionsprinciper i levande celler.
Avhandlingen heter ”Actomyosin interactions on surfaces and guided actin filament transport for hybrid bionano devices”. Disputationen äger rum fredagen den 11 maj kl 09.30, Sal 2007, Västergård, Smålandsgatan 24, Kalmar. Opponent är Professor Henry Hess, University of Florida, USA.
Kontaktinformation
Mark Sundberg
tel: 0480-44 61 91
mobil: 070-7344207
e-post: mark.sundberg@hik.se
