• Det Naturvidenskabelige Fakultet
  • Forskning
  • Uddannelse
  • Samarbejde
  • Ledelse og administration
  • Politik og strategi
  • Medarbejdere
  • Institutter og centre
  • Til studerende
  • Arrangementer
  • Nyheder

Membraner laver smukke mønstre - men ingen ved, hvad den dybere mening med dem er

Alle celler er omgivet af en membran, og her foregår nogle af de allervigtigste processer, der holder en organisme i live. Der foregår også noget meget smukt, har forskere fra Syddansk Universitet opdaget. Membraner kan danne smukke mønstre, der ligner spiraler eller minder om de mønstre, der fremkommer, når man river en langhåret græsplæne.

"Vi ved endnu ikke, hvad det her kan betyde i levende celler. Der må være et formål, vi har bare ikke fundet det endnu", siger lektor Adam Cohen Simonsen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet.

Sammen med kollegerne Jes Dreier, Jonathan Brewer, John Hjort Ipsen og Uffe Bernchou (nu OUH) fra forskningsgruppen MEMPHYS på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syddansk Universitet, har han opdaget, at cellemembraner kan danne opsigtsvækkende mønstre. Mønstrene dannes af fedstoffer i membranen, og de varierer alt efter fx temperatur og arten af de fedtmolekyler, som selve membranen består af. Forskerne har netop publiceret deres arbejde med at identificere to forskellige mønstre: Et spiralmønster og et ensrettet stavmønster.

"Dette er kun begyndelsen. Der findes måske flere end de to mønstre, vi har identificeret", siger Adam Cohen Simonsen.

Mønstrene er så svære at "se", at kun ganske få universiteter i verden har udstyr, der er avanceret nok til at kunne "se" de mystiske mønstre. I laboratoriet på Syddansk Universitet i Odense står et specielt, på stedet konstrueret, lysmikroskop, der gør det muligt at bruge polariseret lys til at "se" mønstrene, og det er lykkedes forskerne at tage billeder af de sære mønstre.

Fænomenet – at en cellemembran kan danne et mønster – blev opdaget på SDU for fem år siden. Nu kan forskerne så konstatere, at der kan dannes mere end ét mønster, og de har afluret, hvordan to forskellige mønstrer blevet dannet i laboratoriet, hvor forskerne arbejder med kunstigt skabte biologiske cellemembraner. Kunstigt skabte membraner har den fordel, at de kan spredes ud på en fast overflade og skubbes ind under et mikroskop, mens en cellemembran hentet direkte fra en biologisk organisme er rund og i det hele taget meget mere vanskelig at studere og arbejde med. Ligesom membraner i levende celler bliver de kunstige laboratorie-membraner opbygget af forskellige molekyler, i dette tilfælde en bestemt familie af fedtmolekyler - fosfolipider –, som også indgår i de biologisk dannede cellemembraner, som alle levende skabningers celler omgives af.

"Vi kan se, at det spiller en stor rolle, præcist hvilke fedtmolekyler, membranen består af. Nogle fedtmolekyler giver fx spiralmønster, mens andre fedtmolekyler giver et stavmønster. De fedtmolekyler, vi bruger, er ikke lige lange, og derfor giver forskellige molekyler forskellig membrantykkelse. Tykkelsen af membranen kan variere fra fx 5 nm til 6 nm, afhængig af hvilke fedtmolekyler, vi bygger membranen af i laboratoriet", forklarer Adam Cohen Simonsen.

Når han taler om membranens tykkelse, er der, for at være mere præcis, tale om ændringen af tykkelsen i et forhøjet område af membranen, hvor tætpakkede fedtmolekyler sidder. Sådan en forhøjning i membranen kaldes for et membrandomæne, og det er i sådanne områder, at mønstrene dannes.

"Det første, vi opdagede, var spiralmønstret. Det kan sammenlignes med langhåret græs, der rives i en slags cirkelmønster. Fedtmolekylerne ordner sig næsten som græsstrå, der ligger på skrå og er organiseret i en karakteristisk retning. Det næste var stavmønstret. Her så vi, hvordan fedtmolekylerne ordnede sig på en langt simplere måde, hvor alle molekyler peger i samme retning. Vores resultater tyder på, at det er størrelsen af forhøjningen af et domæne, som bestemmer, om det ene eller andet mønster dannes", lyder Adam Cohen Simonsens beskrivelse.

Det tager ca. fem minutter for et spiralmønster at dannes i laboratoriet, når udviklingen får lov at foregå under bestemte forhold. Dannelsen starter ved en forholdsvis høj temperatur; 55 grader celsius, hvor de forskellige molekyler, der skal danne membranen, alle befinder sig i en flydende fase og fedtmolekylerne glider ubesværet rundt mellem hinanden. Når temperaturen falder, begynder fedtmolekylerne at blive faste, og ved ca. 34 grader begynder mønsterdannelsen.

"Da vi studerede spiralmønstret, så vi, at der dannedes en kim ved 34 grader, og at spiralen voksede ud herfra. Det tog ca. fem minutter for den at blive færdig", fortæller Adam Cohen Simonsen.

"Vi har nu vist, at mønsterdannelsen afhænger af, hvilke fedtmolekyler, der sidder i cellemembranen. Men hvad meningen er – hvilken betydning, mønstrene kan have for den biologiske funktionalitet i levende væsener – det ved vi ikke. Det er det næste store spørgsmål", siger Adam Cohen Simonsen.