ERC Advanced Grant till forskning om hur celler omvandlar energi

Forskningen ska avslöja hur cellernas viktigaste energimaskiner fungerar på molekylär nivå och därmed ge ny kunskap om de processer som driver allt liv.

– ERC-bidraget ger oss möjlighet att studera de grundläggande molekylära principer som gör att våra celler kan fånga upp och omvandla energi på ett så effektivt sätt som de gör, säger Ville Kaila.

Alla levande organismer är beroende av små proteinmaskiner i cellernas membran som omvandlar energi från mat eller solljus till energi som cellerna kan använda. En av de viktigaste av dessa proteinmaskiner kallas Komplex I. Den fungerar som ett slags biologiskt kraftverk och spelar en central roll i cellernas energiomvandling.

Kan röra sig om elektriska fält

Trots att forskare har studerat Komplex I länge vet man fortfarande inte hur den kan flytta elektriska laddningar så effektivt över långa avstånd inne i proteinet. Ville Kailas forskargrupp vid Stockholms universitet ska nu ta reda på hur denna energiöverföring fungerar på molekylär nivå och vilka fysikaliska principer som ligger bakom.

– Vår hypotes är att proteinmaskiner i cellernas membran effektivt flyttar elementarpartiklar, protoner och elektroner över långa molekylära avstånd. Processen styrs av elektriska fält inne i proteinerna. Detta nya perspektiv kan förändra vår förståelse av hur biologisk energiomvandling fungerar och ge ny kunskap om proteiners funktion i allmänhet, säger Ville Kaila.

Mångdiciplinära tekniker

I projektet kombineras avancerade datorsimuleringar med laboratorieexperiment för att studera hur proteinets struktur och rörelser styr energiflödet. Forskarna kommer också att undersöka hur olika delar av proteinet samarbetar och hur mutationer som orsakar sjukdomar kan störa processen.

– Genom att kombinera kunskap och metoder från kemi, fysik, och biologi med avancerade datormodeller ska vi försöka förstå, testa och förändra dessa biologiska system på nya sätt. Förhoppningen är att metoderna ger oss ny kunskap om hur proteiner fungerar och samtidigt få betydelse för både medicin och hållbar energiteknik, säger Ville Kaila.

På lång sikt är målet att förstå de grundläggande mekanismer som gör att levande organismer kan omvandla och använda energi.