Tid och rum viktigt när kemiska reaktioner beräknas

De modeller forskare använder för att beskriva kemiska reaktioner i celler är ofta felaktiga. Reaktionernas hastighet är nämligen beroende av molekylernas position i förhållande till varandra. Nu har Uppsalaforskare tagit fram en betydligt exaktare modell som kan bli ett viktigt verktyg inom medicinsk forskning. Studien publiceras denna vecka i den vetenskapliga tidskriften PNAS.

Kemiska reaktioner är slumpmässiga och deras sannolikheter beror på var olika molekyler befinner sig i förhållande till varandra. De modeller som man sedan 60-talet använts sig av för att räkna ut dessa sannolikheter och beskriva hur kemiska reaktioner fortskrider har dock inte utgått från de kända relationerna för hur molekyler interagerar på mikroskopisk nivå.  Nu har dock uppsalaforskarna lyckats härleda sannolikheterna för hur ett kemiskt system kommer att förändras utifrån den mikroskopiska teorin.

I modellen, som idag presenteras i den vetenskapliga tidskriften PNAS, har forskarna kopplat samman den kända fysikaliska beskrivningen för en kemisk reaktion mellan två molekyler med de modeller man sedan länge använt sig av för att beskriva kemiska reaktioner för system med många molekyler.

–    Det visar sig att det konventionella sättet att beskriva kemiska reaktionssystem ofta är felaktigt, särskilt i den långsamma miljö som finns inne i biologiska celler. Vilka reaktionshastigheter man ska använda beror på hur mycket information man har om molekylernas position i rummet, säger Johan Elf, forskare vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.

De nya teoretiska resultaten gör att man kan göra mer korrekta simuleringar av kemiska och biokemiska reaktionssystem, vilket är nödvändigt för att förstå hur många olika molekylslag samverkar med varandra, till exempel i en cell. Resultaten är särskilt viktiga när molekylerna inte hinner röra sig så långt mellan olika reaktioner eller när reaktionerna sker på en yta, såsom mellan molekyler på ett cellmembran.

Den praktiska nyttan av upptäckten är att mer detaljerad förståelse av hur kemiska reaktioner fungerar i våra celler. På lång sikt kan den ge bättre förståelse av sjukdomar som i många fall beror på komplexa reaktioner mellan olika molekylslag.

För mer information kontakta: Johan Elf, institutionen för cell- och molekylärbiologi, Science for Life Laboratory [Ref 1], 018-471 46 78, johan.elf@icm.uu.se
Uppsala universitet – kvalitet, kunskap och kreativitet sedan 1477. Forskning i världsklass och högklassig utbildning till global nytta för samhälle, näringsliv och kultur. Uppsala universitet är ett av norra Europas högst rankade lärosäten. www.uu.se