Их результаты объясняют, почему MccA может так быстро превращать сульфит, а это означает, что этот фермент можно будет чаще использовать в биотехнологии в будущем. Индивидуальные микроорганизмы, способные к высокоскоростному восстановлению сульфита, могут быть использованы, например, для обессеривания в мягких условиях.
Результаты исследований ученых опубликованы в журнале Nature.Некоторые бактерии используют сульфит для метаболизма — например, для дыхания при отсутствии кислорода. Бактерии собирают энергию, восстанавливая сульфит до сульфида, во время которого они отщепляют все атомы кислорода в виде воды. Одна из бактерий, которые используют серу для дыхания, — это Wolinella succinogenes.
Этот организм можно найти в рубце жвачных животных, где он продуцирует MccA. MccA — это металлопротеин, содержащий 24 группы гема с ионами железа.
Он также состоит из трех субъединиц, что делает его тримером.Ученым удалось расшифровать структуру фермента, выявив ранее неизвестный активный центр восстановления сульфита. Этот центр состоит из одной из групп гема в сочетании с ионом меди, который связан с двумя остатками цистеина, сернистой аминокислоты.
Благодаря своему положению ион меди предотвращает связывание ионов сульфита с ферментом. Вместо этого диоксид серы связывается с активным центром, потому что формально он содержит на одну молекулу воды меньше и, таким образом, требует меньше места, так сказать. Этот начальный шаг — то, что отличает механизм восстановления MccA от других ферментов, расщепляющих сульфит.
Затем MccA восстанавливает диоксид серы до сульфида путем дальнейшей дегидратации. Ученые смогли обнаружить диоксид серы и моноксид серы в структурной модели фермента, из которой они сделали вывод об этом новом механизме.Эйнсле является руководителем лаборатории мембранных белков и металлопротеинов в Институте биохимии Университета Фрайбурга и ассоциированным членом кластера передового опыта Центра биологических сигналов BIOSS при Университете Фрайбурга.
Германн — научный сотрудник Института биохимии и член лабораторной группы Эйнсле.