Månedens Forsker Bjørn Panyella Pedersen

Bjørn Panyella Pedersen har brugt det meste af sit forskerliv på at studere molekylers bevægelser hen over cellemembraner. Månedens Forsker #12 2023.

Publiceret:

13.12.2023

Da Bjørn Panyella Pedersen tilbage i gymnasiet valgte biologien, skyldtes det, at han oplevede det som det mest humanistiske naturvidenskabelige fag, der findes. Hurtigt fandt han ind i molekylærbiologien og mere specifikt den gren, der beskæftiger sig med, hvordan molekyler lykkes med at bevæge sig hen over cellemembraner og gøre nytte de rigtige steder i en organisme. I dag arbejder han konkret med at forstå, hvordan sukker, hormoner og kolesterol kommer derhen i cellen, hvor de skal være.

Jeg har altid været meget nysgerrig. Allerede da jeg var lille, læste jeg utroligt mange bøger. Alt fra Barbara Cartland til James Joyce blev taget ned fra hylderne. Jeg forstod tit ikke halvdelen af, hvad der stod i bøgerne, men læses skulle de.

Noget, der kendetegner mig, er, at jeg samtidig med en bred nysgerrighed dog stadig elsker at fordybe mig i én ting. Det er nok grunden til, at jeg er endt med at blive forsker. For det er tit sådan, man arbejder, når man vier sit liv til at granske små hjørner af virkeligheden.

Det var imidlertid ikke let for mig at vælge studieretning, da jeg skulle på universitetet. Jeg interesserede mig for alle mulige emner i gymnasiet, og jeg overvejede både psykologi, historie og arkæologi. Når jeg endte inden for naturvidenskab, skyldes det, at jeg frem for alt ville forstå, hvordan verden fungerede.

Jeg endte med at starte på biologistudiet på Aarhus Universitet. Fysik, kemi og matematik var dog for tørt for mig. Her var der alligevel for tykke streger under facit og for mange formler til min smag. Biologien var klart det mest 'humanistiske' af de naturvidenskabelige fag, jeg kunne vælge. En ting, der for mig stadig er fascinerende ved biologien, er, at faget er præget af undtagelser; man kan altid finde et dyr eller en plante, som ikke retter sig efter de gældende forventninger.

Når jeg endte inden for naturvidenskab, skyldes det, at jeg frem for alt ville forstå, hvordan verden fungerede.
Bjørn Panyella Pedersen

Jeg skrev speciale inden for den gren af biologien, der hedder molekylærbiologi. Det var klart det, der interesserede mig mest, og desuden var jeg helt utrolig dårlig til at kende forskel på forskellige dyr og planter. Den del interesserede mig heller ikke. I molekylærbiologien kunne jeg derimod komme helt ind til kernen af, hvad liv er, og det er spændende! Hvad vil det sige, at noget er levende, og hvornår bliver liv til kemi?

Mit speciale blev kombineret med en ph.d., som jeg blev færdig med i 2008. Denne skulle vise sig at lægge fundamentet til det, jeg siden har arbejdet med, nemlig hvordan molekyler er i stand til at bevæge sig hen over cellemembraner.

Livet på kanten af cellemembranen

I den sammenhæng kan man ikke undgå at stille sig selv spørgsmålet om, hvad liv er. En grundpræmis for liv er nemlig, at det forudsætter et veldefineret indenfor og udenfor. Man kan ikke på én gang være i live og i ét med sine omgivelser. Og det, der gør forskellen her, er cellemembranen.

Jeg er optaget af, hvordan man ved hjælp af transport-proteiner kan skrue på eller opretholde bestemte koncentrationsforskelle på tværs af cellemembranen. Især handler det om at kunne styre, hvad der præcis går ind og ud af cellen. Nogle gange er der for eksempel brug for, at kun en bestemt type sukker kommer gennem membranen og ind i cellen, mens andre typer af sukker holdes ude.

Man kan vel sige, at studier af transport over cellemembraner har defineret min karriere. På en lidt omskiftelig måde dog, for jeg har arbejdet med mange forskellige typer transport. Transport af salte, tungmetaller, fosfat, sukker, hormoner og kolesterol har alle været inden for det overordnede tema, siden jeg i min ph.d. undersøgte gradienter af protoner og pH-forskelle på inder- og ydersiden af celler. Uanset hvad der skal transporteres hen over cellemembranen, er det stort set altid styret af denne pH-gradient.

Studier af transport over cellemembraner har defineret min karriere.
Bjørn Panyella Pedersen

I de første år af min karriere, mens jeg var forsker ved University of California - San Francisco, arbejdede jeg konkret med at forstå, hvordan fosfat kommer ind i celler.

Fosfat er meget vigtigt for alt liv, ikke mindst planter, der henter næringsstoffet fra jorden via rødderne og bruger det til blandt andet at lave DNA. Vi har længe vidst, at fosfat kommer ind i en celle ved hjælp af en bestemt klasse af transportproteiner, som sidder i membranen.

Disse transportproteiner er som udgangspunkt specifikke for ét stof og fungerer dermed som en lille selektiv sluse, der sikrer en præcis flytning mellem cellen og det, der er udenfor. Dermed er de nøglen til at forstå, hvordan man kan skrue på koncentrationen af de stoffer, der skal krydse cellemembranen.

Et stort spørgsmål, som vi stadig arbejder på at blive klogere på, er, hvordan et transportprotein kan kende forskel på relativt ens molekyler som eksempelvis fosfat og nitrat. For at forstå det må vi finde ud af, hvordan proteinet helt specifikt ser ud. Der er dog den udfordring, at et sådant protein er meget lille. Faktisk så lille, at fysikkens love dikterer, at vi ikke kan se det.

Det betyder, at vi skal bruge komplicerede laboratorieteknikker for at visualisere dem. Vi bruger meget en metode kaldet makromolekylær krystallografi, hvor man krystalliserer proteinet.

Desuden bruger vi avancerede elektronmikroskoper. Begge metoder kan visualisere transportproteinerne, hvilket er nødvendigt for at forstå, hvordan de fungerer.

Vi skal eksempelvis kunne se det, vi kalder bindingslommen, hvor fosfaten skal sidde i transportproteinet. Vi kan også se, hvorfor det lige præcis er fosfat, der kan sidde der, og ikke eksempelvis nitrat. Det kan gøre os i stand til at forstå, hvordan bestemte kemikalier påvirker liv, hvorfor et bestemt stof kan slå en plante ihjel, og hvorfor en aspirin virker.

Foto: Brian Vedholm Pulzar

Vi prøver at forstå, hvordan kolesterol kommer derhen i kroppen, hvor det skal være.
Bjørn Panyella Pedersen

Lige nu arbejder vi med vores bevilling fra Carlsbergfondet med steroler – blandt andet kolesterol, som de fleste kender. Vi prøver at forstå, hvordan kolesterol kommer derhen i kroppen, hvor det skal være. Vi vender på en måde snakken om kolesterol på hovedet, for vores udgangspunkt er, at kolesterol er et vigtigt molekyle, som vi gerne vil have.

Uden kolesterol vil vi nemlig dø. For eksempel findes der forfærdelige arvelige sygdomme, hvor man ikke kan få kolesterol derhen, hvor det skal være i kroppen, hvilket giver store problemer i blandt andet nerveceller og forårsager børne-demens og død i en tidlig alder.

Vi har arbejdet med transport af steroler gennem mange år efterhånden. Vi har ikke bare undersøgt, hvordan molekylet transporteres i mennesker, men i lige så høj grad, hvordan det fungerer i for eksempel svampe. Det er i øvrigt den samme transportmekanisme, der styrer, hvordan et farligt virus som ebola kan komme ind i celler.

"En ting, der for mig stadig er fascinerende ved biologien, er, at faget er præget af undtagelser; man kan altid finde et dyr eller en plante, som ikke retter sig efter de gældende forventninger", fortæller Månedens Forsker Bjørn Panyella Pedersen.

I dag er jeg stolt af at sige, at vores arbejde markant har flyttet forståelsen af, hvordan processen udspiller sig. Og igen kan vi føre forklaringen tilbage til pH-gradienten og det princip, at der skal eksistere de her forskelle i koncentrationer inden for og uden for en celle, for at processerne fungerer korrekt.

En af udfordringerne ved min forskning er, at den er teknisk kompliceret at gennemføre og typisk tager mange år. Det er en af grundene til, at jeg var postdoc i seks år. Først i Danmark og siden i USA, inden jeg i 2014 kom tilbage til Danmark, hvor jeg først blev ansat som adjunkt på Aarhus Institute of Advanced Studies på Aarhus Universitet og siden på Institut for Molekylær Biologi og Genetik, hvor jeg i dag er lektor.

Aarhus Universitet har et fantastisk miljø, hvis man vil arbejde med det, vi kalder makromolekylær krystallografi og elektronmikroskopi. Her er der en verdensledende infrastruktur på plads, som har gjort det muligt at lave de meget omkostningstunge eksperimenter, der er brug for.

I dag er jeg stolt af at sige, at vores arbejde markant har flyttet forståelsen af, hvordan processen udspiller sig.
Bjørn Panyella Pedersen

Aarhus Institute of Advanced Studies er også et meget internationalt miljø, hvor der virkelig er meget inspiration at hente. Gennem hele min karriere har jeg været heldig at få lov til at arbejde sammen med mange virkelig dygtige mennesker, som har været en stor inspiration.

Det er heldigvis også altid lykkedes mig at skaffe midler til mine forskningsideer ved forskellige fonde. Jeg har derfor altid haft det privilegium at kunne henvende mig i døren et nyt sted med en pose penge, og så bliver man som regel budt indenfor.

Noget, jeg til gengæld som forsker i basale grundvidenskabelige spørgsmål har oplevet som en udfordring, er, i hvor høj grad, jeg skal gøre rede for, hvordan mine videnskabelige resultater kan omsættes til værdi for samfundet.

Det er jo på overfladen et fair spørgsmål, men et fyldestgørende og samtidigt retvisende svar kræver meget baggrundsviden og tid til fordybelse, som modtageren som regel ikke har til rådighed. Det gør det meget svært at have en samtale om, hvad vi faktisk laver. Det kommer lynhurtigt til at handle om noget, der ligger langt fra det, vi konkret arbejder med.

Jeg kan derfor godt blive frustreret over, at der er så lidt interesse for og respekt for grundvidenskaben.
Bjørn Panyella Pedersen

Jeg kan derfor godt blive frustreret over, at der er så lidt interesse for og respekt for grundvidenskaben. Altså det at prøve at forstå, hvordan verden grundlæggende fungerer og hænger sammen. Det er en frustration, jeg har i forhold til offentligheden, men også i forhold til det videnskabelige miljø. Begge steder reageres der meget hurtigt sådan, at ’det er fint, men hvad kan det bruges til?’.

Der skal helst være plads til både målrettede missionsdrevne aktiviteter og de nysgerrige eksperimenter, der gør os klogere på verdenen. Begge dele er drevet af dyb faglig indsigt og kan nemt overlappe, men jeg tror, det er vigtigt at understøtte specielt den sidste type forskning, da universiteterne er det eneste sted i samfundet, hvor denne type forskning kan finde sted. Det handler ikke blot om penge og bevillinger, men også om en bredere støtte.

En anden ting, jeg ikke anede, da jeg var studerende, er, hvor konkurrencedrevet forskningen er inden for mit fagområde. Det er tankevækkende, at hver gang vi har gjort en stor opdagelse, har der stort set altid været andre forskere, der har fundet ud af næsten det samme som os og er kommet ud med deres resultater næsten samtidigt.

Det er desværre en svær balance at arbejde med noget, som er unikt, men samtidig bliver set som interessant af andre. Spørgsmål som ’hvad kan det bruges til?’ puster desværre også til den problemstilling. Det medvirker til, at man samler sig om smallere emneområder, hvor alle kan se en umiddelbar relevans.

Hver gang vi har gjort en stor opdagelse, har der stort set altid været andre forskere, der har fundet ud af næsten det samme som os og er kommet ud med deres resultater næsten samtidigt.
Bjørn Panyella Pedersen

Det giver et tidspres for at komme hurtigt ud med resultaterne, og vi risikerer at miste den fordybelse, som er så vigtig for, at vi kan levere det bedste og mest gennemtænkte resultat. Det er noget af det, der kan ærgre mig ved den udvikling, som det akademiske system har gennemlevet, siden jeg var studerende.

Når det så er sagt, vil jeg sige, at jeg føler mig utroligt privilegeret over at være et sted, hvor jeg hver dag kan bruge min nysgerrighed til at prøve at forstå verden og samtidig har mulighed for at dele min fascination og viden med studerende.

 

PODCAST

Membranproteinernes hemmeligheder Hvad skal der til for, at liv kan eksistere? Svaret er cellemembraner, som ved hjælp af avancerede membranproteiner kan sikre nødvendig adskillelse mellem det, der eksisterer inde i en celle, og det, der er udenfor. Samtidig kan de bittesmå biologiske ”maskiner” styre transporten af vigtige stoffer, der skal ind – eksempelvis sukker - og ud – eksempelvis affaldsstoffer - af cellerne. Lektor Bjørn Panyella Pedersen forsker i de højt specialiserede membranproteiner, der er specifikke for hvert enkelt stof, der skal transporteres hen over cellevæggen. Men hvordan er de i stand til at genkende eksempelvis fosfat fra steroler? Og hvordan undersøger man proteiner, som fysikkens love ikke lader os mennesker se? Nynne Bjerre Christensen er vært.

00.00
00.00

Abonnér på nyt fra Carlsbergfondet

Ønsker du at følge med i vores videnformidling og aktiviteter generelt? Eller er du forsker og interesseret i nyheder, der vedrører vores opslag og uddelinger? Så tilmeld dig et af vores nyhedsbreve.