Runner-up: Livets ionpumper i aktion på atomart plan

Natrium-kaliumpumpen genererer en elektrisk spænding over cellemembranen, som for eksempel udløses, når nervecellerne i hjernen kommunikerer, og når hjertet slår. Calciumpumpen styrer muskelcellerne.

Tilsammen er de to ionpumper så vigtige, at de forbruger en tredjedel af den energi, et menneske omsætter. For planternes vedkommende sætter protonpumpen kraftig strøm på cellerne, og det skaffer energien til at optage næring fra jorden og til at åbne og lukke luftadgangen til fotosyntesen.

Strukturbiologer fra grundforskningscentret Pumpkin, som består af forskere fra universiteterne i Århus og København, publicerede i en sand tour de force de atomare krystalstrukturer af alle tre ionpumper i samme nummer af Nature, hvor gruppen - man fristes til at sige selvfølgelig - ryddede forsiden.

De røntgenkrystallografiske undersøgelser viste endda, hvordan pumperne arbejder.

»For calciumpumpens vedkommende har vi set pumpens cyklus trin for trin og kan sætte stillbillederne sammen til en film,« fortæller centrets leder, Poul Nissen.

Alle tre pumper sidder forankret i cellemembranen og har et transmembrant domæne, som kan skabe adgang både fra cellens indre og fra ydersiden. Når ioner skal pumpes ud af cellen, opsamler pumpen ionen fra cellevæsken og gemmer den i en skjult lomme i det transmembrane domæne. Så napper pumpen en fosfatgruppe fra naturens universelle biobrændstof, ATP, og får hermed energi til at pumpen kan ændre konformation, åbne en kanal og ekspedere ionen ud af cellen. En lignende dynamisk proces finder sted, når retningen vendes, og ioner udefra pumpes tilbage i cellevæsken.

»De tre ionpumper ligner hinanden mere end forventet, men i lommerne er der små forskelle, som bestemmer, hvilke ioner en pumpe transporterer,« forklarer Poul Nissen.

At det er lykkedes at opklare strukturen af ionpumperne kan få stor medicinsk betydning.

Natrium-kaliumpumpen er mål for medicin til behandling af hjertesvigt og hjerteflimmer, og nu forbedres mulighederne for at designe nye lægemiddelstoffer.

Calciumpumpen er et varmt mål inden for målrettet kræftbehandling, for når pumpen hæmmes tilstrækkeligt, begår kræftcellerne selvmord.

En anden mulighed er at slukke for calciumpumper i malariaparasitter og nedkæmpe resistente infektioner.

Protonpumpen i svampe er også et interessant medicinsk mål, for svampeinfektioner er ofte årsag til, at patienter med svækket immunforsvar dør. Måske kan man skabe salttolerante planter, der er udstyret med natriumpumper, som spytter salt ud af plantecellerne. Og muligvis kan det sågar blive muligt at fremstille nanomaskiner med indbyggede elværker, som er baseret på planternes protonpumpe.

Intet under, at Jens Chr. Skou, som fik Nobelprisen for sin opdagelse af natrium-kaliumpumpen i 1957, var imponeret ved offentliggørelsen af de tre artikler:

»At man nu kan se, hvordan pumpen transporterer ioner, var en drøm, som jeg dengang ikke kunne forstille mig skulle blive til virkelighed,« siger han.