Особый вид небольших богатых серой белков, металлотионеинов, обладает чрезвычайно высокой способностью связывать тяжелые металлы. Международная группа ученых обнаружила, что морской барвинок обыкновенный, который широко считается деликатесом, содержит самую крупную версию обнаруженного белка с одним дополнительным кадмий-связывающим доменом и на треть более высокой способностью к детоксикации. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, эта особенность может помочь улитке выжить в среде, загрязненной тяжелыми металлами.
Улитки и слизни известны своей интригующей способностью накапливать и обезвреживать тяжелые металлы. Они даже способны различать кадмий и медь, так как последний является незаменимым элементом в их метаболизме, а кадмий токсичен. Они обезвреживают кадмий, связывая его с металлотионеинами, классом небольших белков, богатых серосодержащей аминокислотой цистеином. Оливер Цербе из Цюрихского университета, Швейцария, и Рейнхард Даллинджер из Инсбрукского университета, Австрия, и их коллеги из Барселоны, Испания, исследуют эволюцию этих белков как стратегию адаптации брюхоногих моллюсков к их новым местам обитания. развились из морских видов, и им пришлось найти новые стратегии, чтобы справиться с более высоким содержанием тяжелых металлов в почве. Еще более суровые условия наблюдаются на морских берегах с их неравномерным водоснабжением. Как выяснили ученые, морской брюхоногий моллюск Littorina littorea (барвинок обыкновенный), весьма успешно колонизировавший берега Северной Атлантики, нашел своеобразную стратегию еще более эффективной детоксикации.
Изучая молекулярные различия между белками у разных видов, ученые решили структуру раствора металлотионеина барвинка с помощью методов ядерного магнитного резонанса и сравнили ее с другими известными структурами и последовательностями. Удивительно, но белок барвинка состоит из трех независимых доменов, в то время как другие известные металлотионеины имеют только один или два. Каждый из трех доменов содержит девять остатков цистеина, связывающих кластер из трех ионов кадмия, таким образом, всего 27 остатков цистеина могут включать девять ионов кадмия. Это проливает свет на стратегию адаптации: «Увеличение количества доменов просто увеличивает способность белка связывать металлы и тем самым усиливает его способность к детоксикации металлов», - пишут авторы.
Что касается структурных особенностей, комплекс, образованный с кадмием, очень похож на комплекс римской улитки, которая может эффективно различать ионы меди, жизненно важные для улиток, и токсичный кадмий. И помимо простого приспособления к среде, богатой кадмием, и выделения меди из других тяжелых металлов, металлотионеины, богатые цистеином, считаются важными белками, реагирующими на окислительный стресс. Стресс - одна из основных проблем, с которыми сталкивается барвинок обыкновенный, который может пережить бурное море и засуху одновременно.