Adjunkt ved DTU Kemi Jógvan Magnus Haugaard Olsen. Foto: Thomas Frandsen/VILLUM FONDEN

Computersimuleringer skal øge viden om biomolekyler

fredag 19 mar 21
|

Kontakt

Jógvan Magnus Haugaard Olsen
Adjunkt
DTU Kemi
45 25 20 02

Spektroskopi

Spektroskopi er afgørende for at fremme vores forståelse af biologiske molekylers struktur og funktion.

Analyse og fortolkning af eksperimentelle spektroskopiske studier kan imidlertid være meget vanskeligt, blandt andet på grund af molekylernes kompleksitet og brugen af avancerede spektroskopiske teknikker.

Derfor er der brug for computerbaserede metoder til at løse den udfordring.

Om Jógvan Magnus Haugaard Olsen

Adjunkt Jógvan Magnus Haugaard Olsen blev ansat ved DTU Kemi den 1. marts 2021 i sektionen for fysisk og biofysisk kemi.

Magnus kommer fra en stilling ved Aarhus Universitet og medbringer en Villum Young Investigator 2020-bevilling på 9,7 mio. kr.

Bevillingen finansierer projektet, hvor Magnus, en postdoc, og to ph.d.-studerende udvikler beregningsmetoder, der kan simulere en bred vifte af biomolekylære spektroskopier, og dermed bruges til at fortolke resultaterne af eksperimentelle studier.

Studier af biomolekyler er et komplekst område. Ny adjunkt Jógvan Magnus Haugaard Olsen på DTU Kemi forsker i computerbaserede metoder, der skal øge viden om biomolekylers egenskaber helt ned på det atomare niveau.

Et biomolekyle er et molekyle, der findes naturligt i alle levende organismer. Vi mennesker består selv af biomolekyler. Alligevel er der stadig meget, vi ikke ved om deres egenskaber. Jógvan Magnus Haugaard Olsen er ny adjunkt på DTU Kemi. Han udvikler computermodeller og metoder, som skal bidrage til en større forståelse for biomolekylers egenskaber – en grundlæggende viden, som vil kunne bruges inden for både andre forskningsområder og til udvikling af medicin, fødevaresikkerhed, laserbehandlinger mv.

Læs her, når Magnus forklarer om sin forskning, og hvorfor der er behov for at forske i beregningsmetoder og computermodeller til at studere biomolekylerne med.

Hvorfor er det vigtigt at forske i biomolekylers opbygning og egenskaber?
I min forskning udvikler og anvender jeg computermodeller og beregningsmetoder til at simulere spektroskopiske processer i biomolekyler, såsom proteiner og nukleinsyrer. Med andre ord, så bruger vi computere til at efterligne biomolekylernes respons, når de udsættes for elektromagnetisk stråling. Dermed kan vi få detaljeret indsigt i deres fysiske og kemiske egenskaber helt nede på det molekylære og atomare niveau, og den information kan vi bruge til at fortolke eksperimentelle spektroskopiske studier. Kombinationen af computerbaseret og eksperimentel spektroskopi bidrager til, at man kan få en dybere forståelse af biomolekylers struktur, egenskaber, og funktion. Derfor er det vigtigt, at vi udvikler computerbaseret metodologi, som svarer til de eksperimentelle spektroskopiske teknikker.

Hvilke resultater kan I blive bedre til at fortolke?
Det kan være meget svært at fortolke spektre fra eksperimentelle studier af biomolekyler, blandt andet på grund af deres størrelse og kompleksitet. Spektrene kan for eksempel være overfyldte eller indeholde tvetydige signaler. Denne udfordring kan vi løse ved hjælp af computersimuleringer, som kan give den direkte sammenhæng mellem de enkelte signaler og deres underliggende mekanismer.

"Vi bruger computere til at efterligne biomolekylernes respons, når de udsættes for elektromagnetisk stråling. Dermed kan vi få detaljeret indsigt i deres fysiske og kemiske egenskaber helt nede på det molekylære og atomare niveau"
Adjunkt Jógvan Magnus Haugaard Olsen

Et eksempel, hvor computersimuleringer vil være nyttige, er til analyse af vibrationsspektre af proteiner. Tidsopløst infrarød (IR) spektroskopi er meget velegnet til at detektere selv små strukturelle ændringer i proteiner, for eksempel i forbindelse med en reaktion. For at tildele toppene i spektrene til specifikke vibrationstilstande, introducerer man mutationer i proteinet, og ser hvordan det påvirker spektrene. Dette er dog ikke altid ligetil, fordi der er en risiko for, at mutationen påvirker mekanismen, man er ved at undersøge, på en uheldig og uforudsigelig måde. Ved at bruge computersimuleringer til at analysere spektrene vil man være i stand til at reducere eller helt undgå at skulle foretage sådanne mutationsanalyser.

Hvilke resultater håber du på at opnå?
Målet med min forskning er at gøre det muligt at anvende computersimulering til at fortolke og forudsige udfaldet af eksperimentelle spektroskopiske studier af biomolekyler. Dette vil være til gavn for både anvendt og grundforskning inden for biomolekylære videnskaber, såsom biokemi, biofysik, og fotobiologi. Et andet perspektiv er at bruge metodologien til at udvikle nye biologiske værktøjer og materialer med forbedrede egenskaber, der kan anvendes for eksempel inden for biofotonik og optogenetik. Sidstnævnte er en metode, som gør forskere i stand til at tænde og slukke for hjerneceller ved hjælp af en kombination af lys og genmanipulation.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.