Biologisen fysiikan professori Ilpo Vattulainen tutkii, miten solujen välinen viestintäkyky muuttuu, kun solukalvon ja sen molekyylien rakenteita muutetaan. Tieto on tarpeen uusien lääkeaineiden suunnittelussa.

Tutkimuskohteena ovat solujen ”postikonttorit” eli viestejä edelleen toimittavat solukalvoproteiinit. Vattulainen haluaa ymmärtää, millä tavoin nämä solukalvoreseptorit toimivat ja kuinka niiden toimintaa voidaan hallitusti ohjata.

Lääketieteellisesti aihe on erittäin merkittävä. Jos nämä postikonttorit innostuvat ahkeroimaan liikaa tai lopettavat kokonaan viestien lähettämisen eteenpäin, seurauksena on usein sairaus kuten syöpä.

Esteitä tai apua viestinviejälle

Viime vuonna Vattulaisen ryhmä osoitti ensimmäistä kertaa maailmassa atomitason tarkkuudella, kuinka solukalvoreseptorien glykosylaatio eli sokeriketjujen linkkaaminen reseptorina toimivaan proteiiniin vaikuttaa sen rakenteeseen.

Ryhmä havaitsi, että glykosylaatiolla voidaan joko heikentää tai parantaa viestinviejän kykyä löytää se paikka solukalvoreseptorissa, johon viestinviejän pitäisi kiinnittyä.

Tällä havainnolla on ilmeistä käyttöä suunniteltaessa uusia lääkeaineita, jotka itsessään ovat viestinviejiä tai muuten ohjaavat reseptorien toimintaa. 

Liikunta ja kolesterolipartikkelit

Terveyteen liittyy myös toinen merkittävä Vattulaisen ryhmän tutkimuskohde eli kolesterolipartikkelit. Ryhmä on muun muassa selvittänyt hyvän (HDL) ja huonon (LDL) kolesterolin eli korkean ja matalan tiheyden lipoproteiinipartikkeleiden rakenteet.

Nyt tutkimusryhmä selvittää simulaatioillaan sitä, kuinka liikunta, rasvan syöminen tai lipidien oksidoituminen vaikuttavat näiden partikkelien rakenteisiin ja toiminnallisiin ominaisuuksiin.

Biologisessa fysiikassa tavoitteena on selvittää biologisia systeemejä ohjaavia fysikaalisia lainalaisuuksia. Vattulaisen ryhmässä tätä perusajatusta hyödynnetään laskennallisessa tutkimuksessa, minkä tavoitteena on löytää tietoa ja keinoja edistää terveyttä.

Kehittyvä ala

Vattulainen aloitti tutkijanuransa 1990-luvulla Helsingin yliopiston teoreettisen fysiikan tutkimuslaitoksella. Hän väitteli Teknillisessä korkeakoulussa 1998 teoreettisesta ja laskennallisesta materiaalifysiikasta ja jatkoi Marie Curie -tutkijastipendiaattina Tanskan teknilliseen korkeakouluun. Siellä hän tutustui biologiseen fysiikkaan.

Laskennallisen fysiikan johtohahmo, professori Risto Nieminen, houkutteli Vattulaisen takaisin Suomeen huippuyksikkönsä ryhmänjohtajaksi kehittämään TKK:n omaa biologisen fysiikan yksikköä.

Vuonna 2006 Vattulainen sai jälleen kutsun, josta ei voinut kieltäytyä: Tampereella odotti paikka biologisen fysiikan professorina.

Siinä missä muun muassa biotieteiden ja lääketieteen aloilla kokeellista biofysiikkaa oli jo aiemmin tehty, omalla alueellaan teoreettisessa ja laskennallisessa biologisessa fysiikassa Vattulainen oli ensimmäinen professori Suomessa.

Hän työskenteli Tampereella kymmenen vuotta ja jatkaa siellä vielä osa-aikaisena. Vuoden 2016 alussa Vattulainen muutti uusien haasteiden perässä Helsinkiin, ja hänen ryhmässään on jo kymmenen tutkijaa.

Biologisen fysiikan professori Ilpo Vattulainen: Julkaisut ja aktiviteetit