Fra æggehvide til enzymrevolution

Martin Ottesen i laboratoriet med sin fraktionsopsamler, konstrueret omkring 1951 til analyser af peptider og udviklet som led i hans tidlige biokemiske arbejde på Carlsberg Laboratorium. Foto: F. Aggersbo, 1951. Scan fra Holter og Møller (red.): The Carlsberg Laboratory (1976)

Det begyndte med et æg. Da den unge kemiker Martin Ottesen (1920-2018) en dag i 1950’erne iagttog, hvordan protein fra æggehvide uventet ændrede form over tid, stod han på tærsklen til en opdagelse, der skulle forandre både biokemien og den globale enzymindustri.

Ottesen var ansat på Carlsberg Laboratorium under kemiker Kaj Ulrik Linderstrøm-Lang (1896-1959), som i efterkrigsårene gjorde laboratoriet til et internationalt centrum for moderne biokemi.

Gå på opdagelse i bogen 'Fra gær til galakser'

Kapitlet er et uddrag fra bogen 'Fra gær til galakser', som forlaget Strandberg Publishing har udgivet i anledning af Carlsbergfondets 150-års jubilæum. Bogen giver et kalejdoskopisk indblik i 150 eksempler på markant og mindeværdig dansk grundforskning støttet af Carlsbergfondet gennem halvandet århundrede. De 150 eksempler er udvalgt af 25 danske forskere.

Linderstrøm-Lang havde udviklet nye metoder til at forstå, hvordan proteiner folder sig, og hvordan deres struktur hænger sammen med deres funktion. Ottesen videreførte denne forskning som Linderstrøm-Langs efterfølger som laboratoriets leder i perioden 1959- 1987, men tog den også i en ny retning. I stedet for at undersøge proteiners dannelse ville han forstå, hvordan de ændrer sig.

Under sine forsøg med ovalbumin – hovedproteinet i æggehvide – bemærkede Ottesen, at krystallerne over tid ændrede form. I stedet for de sædvanlige nåleformede krystaller opstod flade pladekrystaller. Han fandt hurtigt ud af, at ændringen skyldtes en bakteriel nedbrydning, hvor et enzym fjernede netop syv aminosyrer fra proteinet.

Det nye protein fik navnet plak-albumin. Opdagelsen viste, at enzymer kan ændre proteiner præcist og målrettet – ikke blot nedbryde dem. Denne proces, kendt som begrænset proteolyse, blev afgørende for forståelsen af, hvordan proteiner aktiveres og reguleres i levende organismer. Den gjorde det klart, at proteiner ikke er faste strukturer, men dynamiske molekyler, som kan skifte form og funktion afhængigt af cellens behov.

Det viste sig, at det var et enzym fra bakterien Bacillus subtilis, der havde fjernet de syv aminosyrer fra æggehvidens protein og dermed dannet plak-albumin. Sammen med sin mentor Linderstrøm-Lang navngav Ottesen enzymet subtilisin allerede i 1947 – en hentydning til bakterien, hvor enzymet først blev opdaget. Senere blev andre enzymvarianter fundet, heriblandt Subtilisin Carlsberg opkaldt efter Carlsberg Laboratorium.

Bevilling

Bevillingsår: 1959-1979 (første og seneste) Formål: Laboratorieforskning 1946-1987 (årligt tilskud til Carlsberg Laboratorium), honorar som fungerende lektor ved Københavns Universitet

Subtilisinenzymet viste sig ikke kun at kunne ændre visse proteiners struktur præcist, en proces, som i naturen spiller en central rolle i reguleringen af biologiske funktioner, men også effektivt at nedbryde dem fuldstændigt.

Subtilisin viste sig desuden at være stabilt og velegnet til industriel fremstilling. Da Ottesen sendte en prøve til Novo Terapeutisk Laboratorium, blev det begyndelsen på udviklingen af enzymbaserede vaskemidler. Opdagelsen lagde grunden til den danske enzymindustri, som siden voksede til international styrke, først som Novo og siden Novozymes.

Ottesen fortsatte derefter sine studier af proteiners struktur og enzymers virkemåde. Han viste, hvordan små ændringer i proteiners kæde af aminosyrer kunne have store konsekvenser for deres form og aktivitet. Denne indsigt fik betydning langt ud over laboratoriet – fra forståelsen af kroppens egne fordøjelsesenzymer til udviklingen af nye bioteknologiske metoder.

Han udviklede også præcise målemetoder og instrumenter til biokemisk forskning, blandt andet i samarbejde med den danske virksomhed Radiometer. Sammen skabte de det såkaldte pH-stat-apparat, som gjorde det muligt at studere visse enzymreaktioner under kontrollerede forhold og blev standardudstyr i laboratorier verden over.

Ottesens forskning blev et bindeled mellem grundvidenskab og praktisk anvendelse. Fra et æggehvideprotein i laboratoriet voksede en indsigt, der forandrede både biokemi og industri – og viste, hvordan præcision drevet af nysgerrighed kan skabe resultater, der rækker langt ud over videnskabens verden.

Kapitlet er skrevet af Asser Pelle.

Læs andre historier fra bogen 'Fra gær til galakser'