Maria Musgaard

Ph.d.-studerende, cand.scient. i medicinalkemi, 26 år

Maria Musgaard

Fagområde

Biomolekylær computermodellering

Forskningsprojekt

Cellulære pumper udforsket med computermodellering

Populær beskrivelse af ph.d.-projekt

Mange cellulære processer involverer ændringer i koncentrationen af en eller flere ioner i cellens cytoplasma. Eksempelvis trækker muskelceller sig sammen, når calciumioner frisættes fra cellens lager, og koncentrationen af calciumioner i cytoplasma bliver høj. Omvendt slapper muskelceller af, når calciumioner transporteres tilbage på lageret, og koncentrationen i cytoplasma bliver lav. Et bestemt pumpeprotein, Ca2+-ATPasen, sørger for transporten af calciumioner tilbage på lageret. Tilsvarende transport af andre ioner foregår andre steder i kroppen og har afgørende betydning for at opretholde normal cellefunktion. Den præcise dynamiske transportmekanisme er ukendt, selvom man kender en del strukturer af pumpen i stilstand. Med computersimuleringer, der beskriver bevægelsen af atomer i løbet af tiden, undersøger jeg, hvordan proteinet bevæger sig og transporterer calciumioner over membranen, og samtidig hvordan det omgivende membranmiljø påvirker proteinets funktion. En dybere indsigt i denne type proteiners mekanisme og funktion vil sandsynligvis tillade udvikling af lægemidler til blandt andet hjerteproblemer og prostatacancer og er derfor af stor interesse.

Hvilke perspektiver ser du for dit forskningsfelt?

Forskning baseret på computersimuleringer er stadig et relativt nyt felt, og der er stor udvikling inden for størrelsen af de systemer, vi kan betragte, og den tidsskala, vi kan opnå i simuleringer. Supercomputernes beregningskraft stiger konstant, og samtidig udvikles nye metoder, som på forskellig vis giver mulighed for at betragte eller påvirke det biologiske system, der undersøges, på en måde, der tillader studier af bevægelse på en biologisk relevant tidsskala. Dermed vil vi ganske sikkert i løbet af de kommende år se en forsat udbredelse af computersimuleringer, der anvendes til at opnå større forståelse for kroppens biologi på atomart plan. Det vil forhåbentligt gøre os i stand til at designe nye og mere effektive lægemidler med færre bivirkninger. Feltet har naturligt nok også store anvendelsesmuligheder inden for mange andre brancher end lægemiddelindustrien, for eksempel vil det kunne finde anvendelse inden for mange områder, hvor man anvender proteiner eller enzymer, eksempelvis i levnedsmiddelindustrien.

Hvad skal dit rejsestipendium bruges til?

Rejsestipendiet skal først og fremmest bruges til et forskningsophold ved Theoretical and Computational Biophysics Group ved University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC) med associate professor Emad Tajkhorshid som daglig vejleder. Emad har blandt andet været involveret i arbejdet med de omtalte simuleringer af vandkanaler, som lå bag animationerne forbundet med tildelingen af Nobelprisen i kemi i 2003. Desuden skal noget af stipendiet bruges til deltagelse i forskellige specialiserede internationale konferencer inden for forskningsområder som computermodellering og membrantransportproteiner.

Hvorfor har du valgt at rejse til netop det forskningsmiljø?

Forskningsgruppen på UIUC, som jeg skal arbejde i, er et unikt sted i verden inden for proteinmodellering. Gruppen står bag udviklingen af to af de allermest anvendte proteinmodellerings- og visualiseringsprogrammer, NAMD og VMD, og de er absolut førende i udforskningen af simuleringsmetoder til studier af biologiske systemer. Ved et ophold her får jeg altså en fantastisk chance for at arbejde sammen med nogle af de dygtigste forskere inden for mit felt.

Hvor længe skal du være væk?

Omkring seks måneder fra februar til august 2010.

Hvad forventer du at få ud af opholdet?

Jeg forventer selvfølgelig en god portion udvikling, både på det faglige plan med øget viden om forskellige state-of-the-art simuleringsteknikker, som vi vil arbejde videre med i gruppen herhjemme, og på det personlige plan med en øget evne til at begå mig i større internationale forskningsmiljøer. Opholdet vil også udbygge mit internationale netværk og kan sandsynligvis give anledning til fremtidige samarbejder. Derudover kommer der forhåbentligt nogle meget spændende forskningsresultater ud af opholdet, hvor vi gerne skulle opnå øget indsigt i transportmekanismen for den omtalte klasse af pumpeproteiner.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?

Interessen for naturvidenskab har jeg altid haft, mens interessen for netop biomolekylær computermodellering for alvor opstod, da jeg i løbet af min bacheloruddannelse så simuleringer, der illustrerer, hvordan kroppens vandkanaler kan transportere vandmolekyler over cellemembraner uden at lade protoner passere. Jeg synes, det er meget fascinerende at kunne forstå og forklare sammenhænge mellem biologiske funktioner på atomar basis og samtidig forholde sig til betydningen af disse funktioner på et mere overordnet fysiologisk plan. Min interesse for det specifikke biologiske system, som jeg arbejder med, skyldes primært, at jeg i Århus har mulighed for at samarbejde med førende eksperimentelle forskere ved det tværvidenskabelige grundforskningscenter Pumpkin, som alle beskæftiger sig med forskellige aspekter inden for udforskningen af den pågældende klasse af pumpeproteiner.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er jo ph.d.-studerende og synes, at mit arbejde er super spændende, så fritid er der ikke altid så meget af. Når jeg har tid, forsøger jeg at holde mig i form med løbeture, gerne rundt om Brabrand Sø. Ellers slapper jeg godt af med en spændende bog. Jeg elsker at rejse og bruger helst al min ferie på rejseaktivitet, gerne til steder med anderledes og fascinerende kulturoplevelser samt storslået natur, der får én til at føle sig ganske lille i den store verden.

Jeg bor sammen med min kæreste gennem otte år, og han rejser med til USA. Vi glæder os begge meget til at opleve den amerikanske kultur på tæt hold.

Fødested, gymnasium og bopælskommune

Født i Århus, student fra Skive Gymnasium & HF og bopæl i Århus Kommune.

Ph.d.-projektets titel

Modellering af membranproteiner – gating- og transportmekanismer.

Kontaktoplysninger

Maria Musgaard. Telefon: 8942 3385 (arbejde), 5190 5887 (mobil), e-mail: musgaard@chem.au.dk

Forskningsinstitution

Aarhus Universitet, Kemisk Institut

Senest opdateret 02. februar 2015