糖果派对

Af Birgitte Svennevig,birs@sdu.dk, 11. marts 2016.聽

Hver eneste celle i vores krop er hele tiden fuld af aktivitet. Cellerne er beboet af et mylder af forskellige molekyler, der utr忙tteligt interagerer med hinanden for at f氓 maskineriet 鈥� din krop 鈥� til at k酶re.

I l酶bet af et minut har n忙sten alle molekyler i en celle bev忙get sig rundt for at udf酶re forskellige opgaver inde i cellen.

"Der er hektisk aktivitet og masser af trafik inde i en celle. Og det er faktisk en af videnskabens store g氓der: Hvordan kan denne uoph酶rlige molekyletransport afvikles med s氓 stor pr忙cision og koordinering?" siger forskerne Achim Schroll og Daniel W眉stner.

er professor i anvendt matematik ved Institut for Matematik og Datalogi. Daniel W眉stner er lektor og forskningsleder ved Institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi.

De har nu i samarbejde med ph.d. studerende Christian V. Hansen fra Institut for Matematik og Datalogi udviklet en ny model, der g酶r det muligt at overv氓ge trafikken inde i en enkelt celle. Deres arbejde er publiceret i tidsskriftet Computing and Visualization in Science.

Selv den mindste forkerte bev忙gelse kan v忙re fatal

Modellen er et vigtigt v忙rkt酶j, for det h忙nder, at molekyle-transporten ikke bliver afviklet korrekt og dermed for氓rsager sygdom.

"Konsekvenserne kan blive fatale. Mange sygdomme skyldes forstyrrelser i transporten, eller at proteiner klumper sig sammen i cellen. Det g忙lder f. eks. Alzheimer鈥檚, Parkinson鈥檚 og Huntington鈥檚. og derfor er det vigtigt at kunne studere de enkelte molekylers aktiviteter," siger Daniel W眉stner fra Institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi.

Forskerne startede med at studere levende celler i et mikroskop og observere, hvordan faktorer som temperatur og biokemiske reaktioner f氓r cellers molekyler til at bev忙ge sig. Dette blev 鈥漮versat鈥� til en matematisk model, baseret p氓 differentialligninger.

"Dermed har vi nu en computermodel, der tillader os at k酶re en simulering af hvad der foreg氓r inde i en levende celle. Vi kender udtrykkene at unders酶ge noget 鈥漣n vivo鈥� og 鈥漣n vitro鈥� (i levende live og i reagensglasset) 鈥� her unders酶ger vi tingene 鈥漣n silico鈥�; i computeren," forklarer Achim Scholl, Institut for Matematik og Datalogi.

S氓dan gjorde forskerne

Molekyler kan bringes til at lyse gr酶nt, s氓 man kan se dem i et mikroskop. Dermed kan man se en gr酶n masse, n氓r man kigger ind i en celle, der er fuld af gr酶nne molekyler i mikroskopet.

For at f氓 flere detaljer installerede forskere en slags slukke-station inde i cellen. Hver gang et molekyle i bev忙gelse kom gennem slukke-stationen, blev dets gr酶nne farve slukket. Efterh氓nden blev der mere og mere m酶rkt inde i cellen 鈥� et tegn p氓, at flere og flere molekyler havde v忙ret forbi slukke-stationen.

Denne trafik blev 鈥漮versat鈥� til en matematisk model, s氓 man nu kan studere molekylernes trafik i en celle og se, hvad der sker, hvis man 忙ndrer p氓 forholdene 鈥� f.eks. g酶r en membran sv忙rere at penetrere, s氓 molekylerne er l忙ngere tid om at n氓 gennem slukke-stationen.

I realtid tager det ca. et minut for st酶rstedelen af molekyler at passere gennem slukke-stationen. Efter ca. 10 minutter har alle v忙ret igennem, og der er helt m酶rkt i cellen. De sidste er langsommere, f.eks. fordi de er st忙rkere bundet til en bestemt struktur, eller fordi de skal passere en barriere.聽

Metoden kaldes c-FLIP (Computational Fluorescence Loss in Photobleaching).

Paper: Computational modeling of fluorescence loss in photobleaching. Christian V. Hansen, Hans J. Schroll, Daniel W眉stner. Computing and Visualization in Science, Volume 17, Issue 4, pp 151-166.