Ny metode kan ødelægge Coli-bakterier

En celle, hvad enten det er en bakteriecelle eller en menneskecelle, er ikke elektrisk neutral. Der er lige så høj koncentration af natrum-ioner (Na+) i cellevæsken udenfor cellen, nemlig 150 mM (millimol pr. liter), som af kalium-ioner (K+) inde i cellen (150 mM), men udenfor cellen er der 5 mM K+, og inde i cellen er der 10mM Na+. Indersiden er altså positiv i forhold til ydersiden. Denne ladningsgradient er helt fundamental for cellernes stofskifte, og den danske forsker Jens Christian Skou fik Nobelprisen i kemi i 1997 for sin opdagelse af den pumpe, der sørger for at opretholde ladningsforskellen, når nerveceller er i hvile, og som forårsager et nervesignal, når ligevægten brydes.

George W. Gokel på universitetet i Washington i USA fik den idé, at man måtte kunne ødelægge ion-gradienten over cellemembranen i for eksempel en Coli-bakterie ved at indsætte et molekylerør i bakteriens cellemembran. Hvis der laves hul i cellen, strømmer natrium- og kalium-ioner straks igennem røret og udligner ladningsforskellen.

Problemet er at konstruere et rør, der er lige præcis så langt, som Colibakteriens væg er tyk. Menneskeceller har en anden vægtykkelse end bakterier, så hvis man kan lave et rør af den rette længde, vil dets indsættelse i cellemembraner ikke dræbe menneskeligt vævs celler. Det er rent faktisk lykkedes for Gokel at konstruere et rør, der passer perfekt til E. Coli. Hvis man forbinder tre krone-æter-ringe med kulstofkæder, som er 12 atomer lange, så opnår man et rør, som fungerer perfekt som en "spuns", man har hamret ind i en tønde, i dette tilfælde i en Coli-bakterie.

I hver ende af røret sidder en ring, som villigt binder natrium- og kalium-ioner til sig. Disse ringe er vinkelrette på rørets længdeakse, og udgør dets mundinger. I rørets midte sidder, parallelt med længdeaksen den tredje krone-æter-ring. Den fungerer som en slags kurér imellem de to ringe i cylinderens ender. Alt i alt strømmer K- og Na-ioner igennem røret, og ladningsgradienten er ødelagt. Bakterien dør!

Teknikken er uhyre elegant, og derfor har Gokel fået sin artikel offentliggjort i det mest prestigefyldte kemiske tidsskrift, nemlig i artiklen "Synthetic hydraphile channels of appropiate length kill Escherichia coli" i tidsskriftet Journal of the American Chemical Society, Vol.124, p.9022-3, 2002.

Gokel har også skrevet en meget læseværdig oversigtartikel om de syntetiske ion-kanaler i artiklen "Synthetic models of cation-conducting channels" i tidsskriftet Chemical Society Reviews, Vol.30, p.274-286, 2001.