Kemi

KEMI: Molekyler för framtidens IT

Yi Luo, född 1965 (45 år) är professor i teoretisk kemi vid Kungliga Tekniska högskolan, Stockholm.

Hans forskning är inriktad mot utveckling av moderna beräkningsmetoder för att studera gensvaret hos enskilda molekyler under påverkan av elektromagnetiska fält. Under de senaste tio åren har Yi Luo utvecklat en teoretisk ”verktygslåda” för systematisk undersökning av elektrontransport i molekyler. Detta är grunden för så kallad molekylär elektronik som syftar till att använda molekyler som grundelement för elektroniska kretsar i framtida informationsbehandling. Hans metoder gör det möjligt att studera molekylär elektronik ur flera avseenden. Exempelvis har han exakt fastställt en optimal molekylstruktur och geometrisk kontakt mellan molekyl och elektrod i en fungerande molekylär enhet. Luo har vidare kunnat beskriva det statistiska beteendet av molekylär ledningsförmåga och av molekylära likriktare och strömbrytare.

Alla dessa uppgifter är ytterst användbara för att förstå och att optimera prestandan av enstaka molekylära elektroniska kretsar. Parallellt med detta har han också genomfört nyskapande studier inom området molekylär fotonik, och systematiskt undersökt möjligheterna att använda så kallade icke-linjära molekylära material för ett antal olika tillämpningar, såsom optisk kommunikation, solenergi och bio-avbildning (att genom avbildning studera friska och sjuka organ, vävnader och celler). Han har också gjort viktiga insatser i utvecklandet av mjukröntgenspektroskopi som en teknik för att karaktärisera molekylära material.

Kontakt
Tel 08-553 784 14
Mail luo@kth.se
Webbplats

KEMI: Datorberäkningar förklarar katalytiska processer

Fahmi Himo, född 1973 (37 år), är professor i kvantkemi vid Stockholms universitet och är verksam vid Institutionen för organisk kemi.

Hans forskning är inriktad mot utveckling och tillämpning av kvantkemiska modeller för att studera både enzymatisk och homogen katalys. Kvantkemiska beräkningar har under senare år fått allt större betydelse för förståelsen av katalytiska processer inom både kemi och biologi. De viktigaste anledningarna till detta är dels den enorma utvecklingen på datorsidan men också framtagandet av nya teoretiska redskap, framförallt så kallade täthetsfunktionalsmetoder (DFT från engelskans Density Functional Theory). Dessa metoder gör det möjligt att med hög noggrannhet studera mycket större system jämfört med traditionella metoder. Under de senaste tio åren har Himo framgångrikt använt sig av dessa metoder för att studera hur enzymer fungerar på atomnivå.

Genom systematiska undersökningar har han och hans forskargrupp utvecklat och förfinat denna metodologi, vilket har möjliggjort studiet av ett stort antal enzymer tillhörande flera olika enzymfamiljer. Detaljerade reaktionsmekanismer har tagits fram och många obesvarade frågor har kunnat lösas. En annan del av Himos forskning handlar om att studera homogen katalys. Ett flertal reaktioner som katalyseras av både organiska molekyler och metallkomplex har undersökts och kunskap om både reaktivitet och selektivitet har utvecklats. Himos forskning är alltså fokuserad på grundläggande reaktionsmekanismer, men förståelsen av dessa processer kan ha många praktiska tillämpningar. Många läkemedel, till exempel, fungerar genom att blockera vissa enzymer och om man förstår i detalj hur dessa enzymer katalyserar sina reaktioner kan man i förlängningen skapa nya förbättrade läkemedel. På motsvarande sätt kan detaljerad kunskap om mekanismer för organiska reaktioner leda till optimering av dessa samt till att hitta nya katalysatorer för industriell användning.

Kontakt
Tel 08-16 10 94
Mail himo@organ.su.se
Webbplats

KEMI: Den molekylära grunden för livets början

Luca Jovine, född 1969 (42 år), är filosofie doktor i röntgenkristallografi, och verksam vid Karolinska Institutet.

Hans forskning syftar till att förstå det mest avgörande steget i befruktningen: det artbegränsade samspelet mellan kvinnliga och manliga könsceller – ägg och spermier. Denna process utgör en grundläggande biologisk roll genom att överföra genetisk information från en generation till nästa och bidrar till att definiera individualitet hos organismerna som uppkommer genom föreningen av könsceller. Samtidigt kan mutation i gränssnittet mellan ägg och spermie skapa hinder för befruktning och skapa infertilitet hos människor – men kan även leda till bildandet av nya djurarter.

Trots decennier av forskning, vet man ännu inte säkert hur könsceller känner igen varandra. Luca Jovines forskning har börjat belysa detta viktiga steg i utvecklingen genom att använda röntgenkristallografi för att visualisera 3D-strukturen av ett protein kallat ZP3. Detta protein som finns på äggets extracellulära hölje är det som man tror först binder till sperman vid befruktningen. Genom att avslöja grundläggande drag i hur djuräggs ytkikt är uppbyggda och identifiera molekylära faktorer som är inblandade i samspelet med sperma, har Luca Jovine föreslagit att befruktningsproteiner från evolutionärt avlägsna organismer kan vara mer lika än vad man tidigare trott. Genom att utforska strukturen av komplex mellan motsvarande molekyler på könsceller kommer Luca Jovines forskargrupp bidra till kunskapen om mänsklig infertilitet och utveckling av nya typer av målinriktade icke-hormonella preventivmedel.

Kontakt
Tel 070-149 70 14
Mail luca.jovine@ki.se
Webbplats

KEMI: ”Frisörmolekyler” – ett sätt att bekämpa sjukdomsframkallande bakterier

Fredrik Almqvist, född 1967 (45 år), är professor i organisk kemi vid Umeå universitet.

När antibiotika i form av penicillin, sulfapreparat med mera gjorde sitt intåg trodde många att vi en gång för alla hade kontroll över farliga infektionssjukdomar. Nu har bakterierna hunnit i kapp, och på grund av en allt högre grad av bakteriell resistens mot dagens antibiotika är återigen infektionssjukdomar i topp på WHO:s lista över världsproblem. För att kunna utveckla helt nya antibakteriella substanser och kringgå resistensproblemen måste vi skaffa oss detaljerad kunskap om bakteriernas sjukdomsframkallande egenskaper, så kallade virulensmeka-nismer. Almqvist har med hjälp av små designade molekyler identifierat nya möjligheter att utveckla substanser som specifikt slår mot bakteriella virulens-mekanismer. Almqvist har tillsammans med forskare i USA studerat hur bakterier bygger upp organeller som ser ut som små hår, så kallade pili.

Dessa hår hjälper bakterien att fastna på våra celler och orsaka en infektion, men de är också viktiga i andra skeenden under infektionscykeln. När bakterien utsätts för substanser, kallade ”frisörmolekyler”, som Almqvist och hans forskarteam tagit fram, kan dessa pili inte växa och bakterien förlorar på så sätt sin sjukdomsframkallande förmåga.

Kontakt
Tel 070-397 90 97
Mail fredrik.almqvist@chem.umu.se
Webbplats

KEMI: Förhindra misslyckade och felveckade proteiner

Per Hammarström, född 1972 (41 år), är professor i proteinkemi vid Linköpings universitet.

Proteinerna är cellernas viktigaste beståndsdelar och livets arbets-hästar. De bygger, styr och reglerar alla livsprocesser. För att kunna utföra dessa uppgifter veckar proteinerna ihop sig till en för uppgiften funktionell form, men proteinveckningen kan misslyckas och dessutom kan ihopveckade proteiner fastna i felveckade, ofta ihopklumpade, former vilket orsakar en mängd olika sjukdomar. Hit hör några mycket välkända sjukdomar, som Alzheimers och Parkinsons sjukdom, men även Creutzfeldt-Jakobs sjukdom, skörbjugg, cystisk fibros och Skellefteåsjukan. Ett viktigt mål med Hammarströms forskning är att finna nya metoder för diagnostisering och att utveckla strategier för att förhindra felveckning.

En strategi är att lära sig av naturen och utnyttja chaperonfunktionen för att eliminera felveckade proteiner. Den är en del av kroppens naturliga skyddsmekanism, som vid proteinveckningen hjälper till att begränsa ansamlingen av felveckade proteiner och att förhindra ihopklumpning av proteiner. Andra metoder är att använda läkemedel som förhindrar felveckning genom att låsa den friska formen av proteinet eller motverkar ihopklumpning, eller att förhindra autokatalytisk spridning av felveckning genom att kapsla in proteinklumpar.

Kontakt
Tel 0708-14 12 35
Mail perha@ifm.liu.se
Webbplats

KEMI: Med elektronlaser som verktyg

Richard Neutze, född 1969 (45 år), är professor i biokemi vid Göteborgs universitet.

Under de senaste fyra åren har Richard Neutze erkänts som en av de internationellt ledande vad gäller att använda röntgenfri elektronlaser för att studera biologiska molekyler. Hans forskargrupp har varit mycket innovativ inom livsvetenskaper det senaste decenniet. Tekniken används för att förstå ett protein och se hur det förändras under den tid det verkar i en cell. Neutzes avsikt är att skapa högupplösta filmer av membranproteiners aktivitet i realtid, och till det behöver han först utveckla en ny teknik inom röntgenstrålning. Målet är att se hur membranproteinernas enskilda atomer förflyttar sig när proteinerna utför sina funktioner.

Hans forskargrupp har studerat de proteiner som styr de första stegen i fotosyntesen, som är den ljusdrivna reaktion som driver nästan allt liv på jorden. Genom att använda en röntgenlaser har han börjat studera extremt snabba strukturförändringar i dessa proteiner – strukturella förändringar som sker i den tid det tar ljuset att färdas en millimeter.

Kontakt
Tel 031-786 39 74
Mail: richard.neutze@chem.gu.se
Webbplats