Фермент с селеном объяснил, как бактерии используют элементную серу
Исследователи Университета Рицумейкан выяснили, как фермент MccSep помогает бактерии Geobacter sulfurreducens использовать элементную серу при дыхании без кислорода. В работе, опубликованной 26 августа в Science Advances, соединены данные о структуре белка, его активности и роли в клетке.
Сера вместо кислорода
При дыхании клетке нужен конечный получатель электронов. У этой бактерии такую роль может выполнять элементная сера. При этом G. sulfurreducens не использует сульфат, тиосульфат или сульфит в качестве таких получателей, поэтому называть её в данном контексте сульфатредуцирующей неправильно.
Команда Хисааки Михары изучила необычный белок, в котором обнаружили селеноцистеин. Это аминокислота с атомом селена, а не отдельный «атом селеноцистеина». В генетической последовательности её включение связано с особым прочтением UGA — кодона, обычно обозначающего остановку синтеза белка.
Что показали опыты
MccSep содержит пять железосодержащих гемовых групп. Вблизи одного из гемов находятся цистеин и селеноцистеин, участвующие в каталитической работе фермента.
Основные результаты исследования:
- замена определённых аминокислот возле активного центра резко снижала восстановление полисульфидов;
- структурные данные позволили предложить совместный селен-сера-гемовый механизм;
- перенос электронов через многогемовый белок может завершать восстановительную реакцию;
- похожие белки обнаружены более чем в 600 бактериальных геномах.
Последний результат не означает, что функция всех этих белков уже доказана. Её необходимо проверять экспериментально.
Зачем изучать бактериальные ферменты
Механизм помогает понять круговорот серы, селена и железа в природных средах. В перспективе такие знания могут пригодиться для экологического мониторинга и разработки биокатализаторов.
Читайте также по теме: преобразовании урана бактериями.
Есть и более общий вывод: некоторые полезные ферменты могли остаться незамеченными из-за стандартного толкования генетических последовательностей. Повторный анализ необычных кодонов способен указать на белки, функции которых ещё предстоит раскрыть.
