Kungl. Vetenskapsakademien belönar nu framstående forskning om två enzymsystem med stor betydelse för livet på jorden. När Jian-Ren Shen har studerat ett enzym i fotosyntesen hos växter och bakterier har Douglas Rees studerat nitrogenaser som binder kväve. För sina insatser tilldelas de två forskarna årets Gregori Aminoffs pris.
Enzymer är proteinmolekyler som driver på de kemiska reaktionerna i alla levande varelser. De är själva grunden till livets kemi.
Jian-Ren Shen har studerat ett enzym i fotosyntesen hos växter och fotosyntetiska bakterier, fotosystem II. Tack vare fotosystem II kan de gröna växterna och cyanobakterierna ta upp koldioxid och vatten och omvandla dessa till glykos och molekylärt syre med solljus som energikälla. Utan fotosyntesen skulle vi inte ha något molekylärt syre alls i atmosfären.
Douglas Rees har studerat en annan enzymfamilj, så kallade nitrogenaser som binder atmosfäriskt kväve och finns i vissa bakterier.
Nästan 80 procent av jordens atmosfär består av kväve. Organiskt bundet kväve är en förutsättning för livet på jorden och ingår i många av livets molekyler, till exempel DNA. I naturen dominerar den bakteriella kvävefixeringen och bakteriell nitrogenas spelar därför en helt avgörande roll för livet på jorden.
Stora utmaningar
Det finns dock stora utmaningar med att studera dessa två enzymsystem. Båda förflyttar elektroner mellan olika molekyler, forskarna kallar det för att de utför redox-reaktioner. Det är möjligt genom att de innehåller stora metallkluster som fungerar som mellanlagringsstationer för elektronerna. I fotosystem II handlar det om ett kluster av manganjoner, i nitrogenas framför allt järn.
Den röntgenstrålning som används för att studera strukturen för sådana system har en tendens att påverka metalljonernas tillstånd. Det innebär att den bild man får inte alltid överensstämmer med hur enzymerna ser ut naturligt. För nitrogenas tillkommer svårigheten att hela systemet är känsligt för syre och måste skyddas i varje steg av upprenings- och kristallisationsprocessen.
För fotosystem II är en väg förbi problemet att använda korta pulser av högintensiv röntgenstrålning. Då kan tillräckligt mycket information om strukturen samlas in under en enda puls. Den korta tid pulsen varar hinner inga redoxprocesser äga rum och informationen från experimentet beskriver alltså det ostörda systemet.
Förståelse för livets grundprocesser
Strukturdata från röntgenstudier är utomordentligt viktig information som ger en förståelse för livets grundprocesser. De ger forskarna en möjlighet att modellera naturliga förlopp och kanske rentav lära sig att kopiera naturens smarta lösningar på viktiga problem.
Jian-Ren Shen och Douglas Rees leder forskargrupper som lyckats studera flera olika tillstånd hos enzymerna. Något som har gett en ny förståelse för hur naturen driver fotosyntesen och fixerar luftens kväve med hjälp av enzymatiska processer.
Pristagare:
Douglas Rees, professor vid California Institute of Technology, USA.
Jian-Ren Shen, professor vid Okayama University, Japan.
Pristagarna tilldelas priset för ”deras grundläggande bidrag till förståelsen av biologiska redox-metallkluster”.
Aminoffpriset:
Kungl. Vetenskapsakademien delar varje år ut Gregori Aminoffs pris i kristallografi. Kristallografin handlar om att studera atomstrukturer i fasta material och används inom kemi, biologi, medicin, geologi och materialvetenskap.
Priset ska belöna ett dokumenterat, individuellt bidrag inom det kristallografiska området. Det delas ut till svenska och utländska forskare sedan 1979. Prissumman är på 120 000 kronor.
Kontakt:
Pär Nordlund
Ordförande i priskommittén
par.nordlund@ki.se
070-433 66 88
Presskontakt:
Eva Nevelius
Pressansvarig vid Kungl. Vetenskapsakademien
eva.nevelius@kva.se
070-878 67 63