Levende organismer har ført kemisk krigsførelse imod hinanden siden tidernes morgen. Til det formål har de udviklet et væld af forskellige kemikalier, der er giftige for f.eks. bakterier eller svampe, som kan tiltrække insekter igennem dufte og farve og meget andet.

Mange af disse kemikalier kan enten bruges som lægemidler, som næringsstoffer i kosten eller som naturlige alternativer til miljøskadelige kemikalier.

Derfor er der stor interesse for at lave naturstoffer, men det er ofte komplekse molekyler, der er svære at lave ved traditionel kemisk syntese. Specielt hvis det skal foregå på en bæredygtig måde.

En cellefabrik der laver naturstoffer

I princippet er løsningen enkel: I deres naturlige vært bliver kemikalierne lavet af et samlebånd af enzymer – en såkaldt biosyntesevej. Ved hjælp af gensplejsning kan man få f.eks. en gærcelle til at lave disse enzymer. Og dermed har man en bæredygtig cellefabrik, som man kan dyrke i en stor ståltank. I teorien.

I praksis virker mange biosynteseveje ikke i gærceller. Enzymerne er tilpasset et bestemt miljø i deres naturlige vært, som man ikke nødvendigvis kan efterligne inden i en gærcelle.

Og det er ikke lige til at ændre miljøet inden i gærcellen, da det ville forstyrre cellens stofskifte og gøre den mindre effektiv.

”Vi vil gerne skille vores nye biosyntesevej fra værtcellens stofskifte ved at pakke den ind i en ny syntetisk organel”, fortæller Magnus Kjærgaard. ”Vi håber, at det tillader os at tilpasse miljøet i organellen til vores biosyntesevej uden at påvirke værtscellen”.

Cellen er delt ind i mange forskellige rum kaldet organeller

Ligesom et hus er inddelt i forskellige rum, er vores celler også inddelt i forskellige områder. Det hjælper til at adskille funktioner, der ikke skal blandes sammen. For eksempel er det praktisk at adskille køkkenet og toilettet.

Dog er det ikke ligetil at tilføje nye organeller til f.eks. en gærcelle. I hvert fald ikke indtil nu.

”For nyligt er det blevet opdaget, at celler har en ny type organeller – membranløse organeller. Det svarer lidt til et rum uden vægge”, forklarer Magnus.

”I modsætning til almindelige organeller er det nemt at introducere sådanne organeller i en celle. Man skal bare få cellen til at producere en bestemt type protein, som selv samler sig sammen til et såkaldt kondensat”.

Målet med projektet er derfor at designe nye membranløse organeller, og bruge dem som en slags reaktor inde i cellen, hvori biosyntesevejen kan foregå i fred for omgivelserne.

Fra plantefarvestoffer til generelle principper

”I første omgang vil vi forsøge at få en gærcelle til at lave plantefarvestoffer mere effektivt”, fortæller Magnus. Men ambitionerne stopper ikke ved farvestoffer.

”Jeg håber, at vi kan bruge samme princip til at lave mange forskellige naturstoffer. Derfor er målet også at forstå de generelle principper for, hvordan et membranløst organel fremmer en biosyntesevej.”

”Hvis det lykkedes at forstå de generelle principper, så ville vi kunne bruge det til at lave en lang række komplekse naturstoffer til brug som f.eks. lægemidler på en billigere og mere miljøvenlig måde.”

Mere information

Lektor Magnus Kjærgaard
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
magnus@mbg.au.dk