Marta Carroni har tilldelats Hugo Theorellpriset i biofysik för år 2023. Hon är forskningsingenjör vid Stockholms universitet och rent fysiskt arbetar hon på SciLifeLab som chef för den Stockholmsbaserade delen av anläggningen för kryoelektronmikroskopi, kryo-EM.

Marta Carroni kommer ursprungligen från italienska Sardinien. Hon inledde sin utbildning med en kandidatutbildning i matematik vid Pisauniversitetet i Toscana.

– Det var för svårt så efter tre år bytte jag till biokemilinjen, berättar hon och skrattar.

Utbildningen i biokemi följdes upp med en masterexamen i Madrid och när hon var färdig där flyttade hon till Storbritannien.

– Efter ett år på en odefinierad forskningsposition fick jag pengar till ett doktorandprojekt vid Imperial College London, berättar Marta Carroni.

Tanken var från början att hon skulle jobba med röntgenkristallografi men fokus byttes snart till kryoelektronmikroskopi. Året var då 2007 och sedan dess har tekniken utvecklats mycket, berättar hon.

– Sedan jag började jobba med kryo-EM år 2007 har tekniken inte bara förbättrats – den har revolutionerats! Varken linserna eller detektorerna var lika bra när jag startade som de är nu. Då kunde jag som mest studera cirka 5 000 partiklar samtidigt, nu ligger vi på ungefär en miljon. Bilderna vi fick var i form av foton på filmer som behövde framkallas och skannas in i datorn, vilket tog lång tid, och programmet för samling av data var inte särskilt bra så mycket fick göras manuellt. Vi fick göra mycket själva och fördelen med det är att jag tror att man lär sig mer då.

Forskningen ledde vidare till en postdoktjänst inom kryo-EM vid Birkbeck College London och år 2016 rekryterades Marta Carroni till SciLifeLab, där hon fick i uppgift att bygga upp Stockholmsnodens anläggning för elektronmikroskopi. Hon var bland annat involverad i förvärvet av tre elektronmikroskop samt i organiseringen av de rum där de skulle placeras.

Sedan de två första mikroskopen tog plats på SciLifeLab i Stockholm år 2016 har Marta Carroni och hennes kollegor dels bedrivit egen forskning där, dels erbjudit service vid anläggningen för forskare från olika delar av landet, samt från Norge och Finland.

Fokusområdet för Marta Carronis egen forskning ligger på chaperonmolekyler i familjen AAA+, som hjälper till att vika ihop eller veckla ut proteiner med hjälp av ATP. Ett exempel är helikaser, som hjälper till att veckla ut DNA-molekyler.

AAA+ spelar bland annat en viktig roll när cellen hamnar under stress. Vid exempelvis oxidativ stress eller hög värme denaturerar cellens proteiner och ansamlas i aggregat. Då används AAA+ för att veckla ut proteinerna igen och bryta ned aggregaten. Proteinerna kan sedan vecklas om så att de återfår sin ursprungliga form, alternativt kan de brytas ned genom proteolys.

– Det är viktigt att de kan rycka in snabbt, så AAA+ finns hela tiden uttryckta i cellen. Därför krävs det också att det finns ett avancerat system som reglerar deras aktivitet ordentligt. Vi försöker förstå hur den regleringen går till.

Molekylfamiljen AAA+ finns i alla typer av celler men i sin forskning tittar Marta Carroni främst på proteiner från bakterier, bland annat Staphylococcus aureus, en mikroorganism där antibiotikaresistens är ett stort problem. Förhoppningen är att en ökad kunskap om hur de reglerar aktiviteten hos AAA+ kan ge upphov till nya läkemedel som riktar in sig mot det systemet och därmed döda bakterierna. Förhoppningen är alltså på sikt att utveckla nya antibiotika.

I ett annat projekt används kryo-EM för att visualisera proteinet neurofibromin, som reglerar aktiviteten hos den cancerdrivande genen Ras. Om neurofibromin inte fungerar ökar aktiviteten hos Ras, vilket ger upphov till sjukdomen neurofibromatos. Med hjälp av kryo-EM har forskarna vid SciLifeLab bland annat visat hur neurofibromin binder till Ras.

Marta Carroni och hennes kollegor studerar även antikroppssvaret mot influensavirus hos möss, innan och efter vaccination mot säsongsinfluensa samt efter en extra vaccination, en så kallad boostspruta. De undersöker också hur antikropparna mot säsongsinfluensa ser ut hos människor.

– Vi vet att vissa får ett starkare skydd av vaccinet än andra. Genom att titta på hur antikropparna ser ut hos olika individer, och genom att se var de binder, hoppas vi på att förstå mer om de mekanismer som ligger bakom detta.

I framtiden hoppas Marta Carroni på att även kunna studera antikroppar med fokus på autoimmuna sjukdomar.

Hur är det att forska på en plats som SciLifeLab?

– Jag trivs väldigt bra här. Det är en unik arbetsplats! Om jag inte jobbade här så hade jag nog aldrig arbetat med mina kollegor från Karolinska Institutet och KTH på det sätt som jag gör nu. Dessutom är utrustning för strukturbiologi extremt dyrt och genom SciLifeLab kan alla svenska forskare få tillgång till metoder som kryo-EM, NMR och masspektrometri relativt billigt.

Hur känns det att ha tilldelats Theorellpriset?

– Wow! De andra som har fått det här priset innan mig är jätteduktiga så det känns väldigt roligt.

Hugo Theorellpriset i biofysik tilldelas årligen en forskare inom biofysik som inte ännu har fyllt eller fyller 45 år samma år som priset delas ut. Motiveringen till varför Marta Carroni tilldelas priset är ”för sitt arbete med att göra kryoelektronmikroskopi tillgängligt för svenska forskare, med att hålla utbildningar i hur man använder sig av kryo-EM vid SciLifeLab samt för sin egen forskning.”

Länk till pressmeddelandet: Hugo Theorell Prize in Biophysics 2023 to Marta Carroni, Stockholm University – Svenska Kemisamfundet

Prisutdelningen kommer att äga rum under den Svenska konferensen om makromolekylers struktur och funktion, Sweprot, i Tällberg i Dalarna söndagen den 18 juni 2023. I samband med detta kommer Marta Carroni att hålla en presentation om arbetet vid faciliteten för kryoelektronmikroskopi vid Scilifelab. Hon kommer även berätta mer om sin egen forskning.

Text: Erika Lindbom Sierakowiak