En nyudnævnt professor på Københavns Universitet har som mål at klippeklistre i planteceller, så fotosyntesen kan bruges til effektivt at producere blandt andet brint og smagsstoffer.

Sagt på en anden måde arbejder han på at sætte naturens byggeklodser med hver deres evner sammen på nye måder, så vi kan designe og få produceret det, vi ønsker. Det bliver også kaldt syntetisk biologi.

Han arbejder blandt andet med alger, som kan producere brint i begrænset mængde. Skal algerne blive en reel energikilde, kræver det stor optimering.

»Fotosyntetiske organismer såsom alger og cyanobakterier er egentlig ikke udviklet til at lave brint – det er kun en nødordning, de kan bruge til at komme af med overskydende energi. Men hvis vi kan flytte rundt på de forskellige systemer i cellerne, så elektronerne blev dirigeret direkte fra fotosyntesen til produktion af brint, kan vi få mere effektive systemer til at lave brint,« siger professor Poul Erik Jensen ved Institut for Plantebiologi og Bioteknologi på Det Biovidenskabelige Fakultet.

Stadig på Lego-stadiet
Helt præcist vil det sige, at fotosystem I skulle kobles til reduktaser og hydrogenaser, så man kunne få optimeret elektrontransporten fra fotosystem I mod hydrogenasen.

»Et af problemerne med at få biologiske organismer til at lave brint er, at der er for mange andre steder, elektronerne kan løbe hen, så det gælder om at optimere elektrontransporten mod hydrogenasen. Men det kræver, at vi ved mere om strukturer og kan få det koblet, så det sidder i den rigtige orientering osv.,« siger han og påpeger, at de stadig må siges at være på begynderstadiet.

Han tør derfor heller ikke spå om, hvor effektivt det kan blive.

»Vi er stadig på Lego-stadiet, hvor vi prøver at koble forskellige systemer sammen. Første mål er at vise, at det kan lade sig gøre, og så først derefter kan vi begynde at kigge på effektivitet,« siger han og påpeger, at det attraktive ved systemet er, at de bruger sollyset til at drive elektrontransporten, så man ikke behøver bruge fossile brændstoffer.

Producere vanilje
Udover brint og alger arbejder de også på at koble systemer sammen, som normalt ikke finder hinanden i planteceller, da de er lokaliseret forskellige steder i cellen. Dette arbejder en ph.d.-studerende blandt andet på.

»Vi laver nye synteseveje i plantecellerne eller måske endda uden for cellerne, så man kan lave industrielle produktioner af bestemte stoffer, som metabolitter, der kan give naturlig vaniljesmag eller metabolitter, der kan bruges i produktionen af stoffer, der kan erstatte fossile stoffer i forskellige produktioner,« siger Poul Erik Jensen.

Leger evolution
Der er dog et godt stykke vej endnu i arbejdet med både alger og planter.

»Der er mange udfordringer, men den allerstørste er, at vi forsøger at lege evolution. Vi kommer med vores lidt forsimplede indgang til tingene og prøver på at sætte nogle systemer, som hver især er optimeret til det, de er gode til af naturen, sammen på nye måder,« siger han.

Den største forhindring er derfor, at forskerne endnu ikke ved nok om de enkelte proteiners struktur og især ikke om deres dynamik, så det kan godt være, at de ødelægger den bevægelsesfrihed og dynamik, som proteinerne skal have for at kunne lave det de gør, når de kobler dem sammen på nye måder.

Planter som grønt alternativ
Om det i sidste ende bliver gensplejsede planter, alger eller bakterier, der producerer for eksempel brinten eller metabolitterne, er ikke til at sige.

»Meget af det vil blive lavet i mikroorganismer, men kan vi få det lavet i planter, kan det være en fordel alt afhængig af, hvad der skal produceres. Planter er ikke det nemmeste at håndtere, men fordelen er, at de lever af sollys, vand og næringssalte, hvorimod der skal hentes dyrt fremstillet sukker, aminosyrer osv. fra planterne til at fodre mikroorganismer. Så de kunne være et grønt alternativ til alt det, der produceres i tanke i dag,« siger Poul Erik Jensen.

Forskernes mål er at have en "prototype" med fotosystem I koblet til en reductase inden for de næste 2 år.