Åkrar och ängar – grogrund för proteinforskning

Cyklotider är proteiner som har hittats i vissa växter, framför allt i växter från violfamiljen. Proteinerna är unika eftersom de bildar cykliska strukturer som är mycket stabila. Ulf Göransson studerar cyklotider, och även om hans arbete är på grundforskningsnivå finns redan idéer om intressanta tillämpningar.

Åkerviol är en vanlig blomma, som sällan bringar stor uppståndelse där den växer, men på senare år har den fått stor betydelse inom farmakognostisk forskning – farmakognosi är läran om molekyler från naturen som kan användas som läkemedel. Åkerviol är den första svenska växt i vilken cyklotider har hittats och den, tillsammans med andra violväxter, studeras nu flitigt av Ulf Göransson och hans forskargrupp.

Bilden visar en åkerviol, Viola arvensis, den första svenska växt i vilken cyklotider hittats.

– Vi har hittat cyklotider i över 200 arter av violer och arbetar nu främst med att bestämma strukturen hos olika cyklotider.

De flesta proteiner, oavsett form och funktion, är som garnnystan. De har en början och ett slut, och det går att dra ut proteinet till en kedja av aminosyror – precis som det går att reda ut ett garnnystan till en lång garntråd. Aminosyror är proteinernas beståndsdelar. Cyklotider är speciella proteiner, eftersom deras aminosyrekedja sitter ihop i bägge ändar, och de är därför mycket stabila. En del av cyklotidernas effekter är kartlagda – i växten har de en roll som försvarssubstans mot ätande insekter, men de dödar också bakterier och cancerceller samt minskar påväxt av havstulpaner om de blandas i båtfärg.

Bilden visar en cyklotid med det cykliska proteinskelettet och tre disulfidbryggor, som är markerade i gult.

– En idé är att stoppa in en aminosyresekvens med biologisk aktivitet, det vill säga som kan påverka processer i kroppen, i den variabla delen för att få ett stabilt proteinläkemedel.

Många forskare och läkemedelsföretag arbetar med att konstruera proteinläkemedel, eftersom de kan påverka många sjukdomsmekanismer i kroppen. Problemet är dock att proteiner bryts ner och förstörs av magsyran i magsäcken och av enzymer i tunntarmen. Därför är det komplicerat att utforma proteinläkemedel i tablettform, eftersom de intas via munnen. Cyklotider förstörs inte och bryts inte ner i mag-tarmkanalen och är därför intressanta inom läkemedelsutvecklingen. Det är en anledning till att Ulf och hans forskargrupp också utvecklar metoder för att tillverka syntetiska cyklotider.

Ulf Göransson. Foto: Elisabet Vikeved.

– Det svåra i det arbetet är att hitta förutsättningar som gör att proteinets ändar binder till varandra, så att proteinet blir stabilt.

Det är inte bara ringformen som gör cyklotider stabila – de har även speciella, starka bindningar mellan aminosyror som inte sitter bredvid varandra. Disulfidbrygga heter bindningen, och det är viktigt att dessa bildas i rätt ordning för att cyklotidens struktur ska bli stabil. I vilken ordning detta sker är en frågeställning som Ulf är speciellt intresserad av.

– Det är ett projekt som jag själv driver. Jag vill veta hur det går till, när ringformen sluts och i vilken ordning disulfidbryggorna bildas.

Var med från början

Ulf, som är utbildad apotekare, har ägnat hela sin vetenskapliga karriär åt cyklotider. Han började doktorera på Uppsala universitet inom farmakognosi. På den tiden studerades främst småmolekyler och intresset för växters proteiner var inte så utbrett. Därför började Ulf undersöka ett stort antal växter med avseende på de proteiner som de producerade.

– Jag upptäckte att det fanns cykliska proteiner, alltså cyklotider, i åkervioler och fortsatte att studera dem, så jag har varit med från början. Under senare år har intresset för cyklotider ökat dramatiskt, vilket är roligt att se.

Cyklotidernas historia går dock långt tillbaka i tiden. Det var en norsk läkare, Lorens Gran, som isolerade den första cyklotiden i slutet på 1960-talet från en oansenlig växt från kaffefamiljen, men med dåtidens teknik kunde han inte bestämma ämnets speciella struktur. Han arbetade för Röda Korset och observerade att höggravida kvinnor i Kongo drack ett te som påskyndade förlossningen. Den växt som teet bryggdes på skrev Lorens Gran sin doktorsavhandling om, och det visade sig senare att den aktiva molekylen i växten är en cyklotid. Sedan dess har det främst varit forskare i Australien och Ulf Göransson tillsammans med sina kollegor som studerat cyklotider.

– När jag disputerat åkte jag som postdoktor till Australien, till den andra gruppen som då arbetade inom mitt fält.

I Australien lärde Ulf sig bland annat de tekniker som han idag använder för att syntetisera cyklotider. Efter ett par år i Australien återvände Ulf till Uppsala. Ulfs forskargrupp består i dag av tre doktorander, två postdoktorer och två studenter. Även om Ulf trivs i sin position som gruppledare och tycker om att handleda studenter och doktorander, finns en längtan tillbaka till labbänken hos honom.

– Jag tycker om att utveckla nya metoder och starta nya projekt. Jag är mycket teknikintresserad, men idag hinner jag sällan göra experiment.

Ingen jägarinstinkt, men gröna fingrar

Ulf kommer ursprungligen från Svenstavik, ett samhälle i Jämtland, men flyttade till Uppsala för att studera. I Svenstavik, eller i alla fall i skogarna runt Svenstavik, utövar Ulf ett av sina intressen.

– Älgjakten är ett årligt inslag, men jag är nog en av de sämsta jägarna, för jag har hittills inte skjutit någon älg.

Ett annat av Ulfs intressen, som bär mer frukt, är odling och plantering. Ulf har tillsammans med sin fru Camilla och deras snart tvååriga son Jakob, precis flyttat till ett hus utanför Uppsala, och nu ser de fram emot att arbeta med sin nya trädgård. Det är lätt att tro att Ulfs trädgårdsintresse har bidragit till hans val av karriär och forskningsområde, men så är inte fallet.

­– Nej, mitt intresse för att påta i trädgården har inget att göra med min forskning.

Text: Elisabet Vikeved