Kursus til gymnasielærere på ISBUC

Proteiner: Fra sundhed til sygdom og lægemidler gennem nye paradigmer og AI

I dette tre-dages kursus, vil du komme på besøg hos klusteret for Integrativ Strukturbiologi ved Københavns Universitet. Her vil du lære om den vigtige rolle af proteinstrukturer for forståelsen af sundhed og sygdom, og høre om nogle af de mest spændende metoder til bestemmelse af proteinstrukturer. Du vil også lave hands-on eksperimenter på computeren og i klasselaboratoriet, som du også kan udføre med gymnasieeleverne.

Den første dag

På den første dag, vil du få en introduktion til proteiners struktur og foldning. De fleste proteiners funktion er bestemt af deres struktur, og forståelse af proteinstruktur er derfor vigtigt for hvad et molekyle kan, hvordan det påvirker kroppen og hvilket andre molekyler et protein kan interagere med. Du vil lære om forskellige eksperimentelle metoder forskere bruger til at bestemme strukturer af molekyler og besøge nogle af de eksperimentelle faciliteter forskerne bruger på Københavns Universitet.

Om eftermiddagen, vil du lære om den fascinerende opdagelse af Nativt Ufoldede Proteiner, som på engelsk kaldes Intrinsically Disordered Proteins. Med sekventeringen af det humane genom i 2000 blev det opdaget at 30% af vores proteiner er helt anderledes end de proteiner vi ellers kendte. Disse proteiner mangler en vel-defineret tredimensionel struktur og opfører sig som nudler og dansende orme. Efter en længere erkendelsesmæssig fase hvor accepten af deres eksistens nåede bredere ud, er vi nu begyndt at kradse i overfladen af, hvad disse sjove proteiner kan og gør. Vi ved nu at deres uorden og dynamiske måde at opføre sig på er essentiel for deres biologiske funktion. I kurset, gennemgår vi deres fascinerende opdagelse, rejsen gennem tvivl og paradigmeskifte, og ser på deres egenskaber og funktioner. Vi sammenligner de ”nye” proteiner med ”klassiske” proteiner, og afprøver nogen ganske simple laboratorieforsøg, der kan udføres i ethvert klasselokale med meget få hjælpemidler.

Anden og tredje dag

De næste to dage vil fokusere på den revolution som kunstig intelligens har bragt til molekylær og strukturel biologi. Kunstig intelligens, eller AI, er en teknologi, der virkelig er på vej ind i vores hverdag på mange forskellige måder. Fra den sjove og underholdende side af AI, til mere praktiske anvendelser såsom stemmestyring med assistenter. Men AI rækker langt videre end det, og i forskningsverdenen spiller AI en tiltagende stor og vigtig rolle. I vores undersøgelse af AI vil vi dykke ned i de grundlæggende principper, der gør det muligt for AI at udføre sådanne imponerende opgaver. Du vil lære at forudsige og analysere proteinstrukturer gennem de nyeste og vildeste teknikker. Vi vil benytte gratis online værktøjer til at udføre disse beregninger, som dermed også kan bruges i undervisningen på skolen. Gennem konkrete casestudier vil vi koble en basal forståelse af proteiner til muligheder for en forståelse af arvelige sygdomme og medicinsk forskning. Det første studie vil fokusere på mulighederne genomsekventering giver for at opdage sygdomme. Mens den første sekventering af det humane genom kostede ca. 2 milliarder kroner kan vi i dag sekventere et genom for få tusinde kroner. Disse fremskridt betyder at genomsekventering i fremtiden vilkunne benyttes rutinemæssigt til at hjælpe med at diagnosticere arvelige.