Бактерия, обитающая в океане, дала новое представление о том, как клетки защищают себя от токсического воздействия ионов металлов, таких как железо и медь, в исследовании, проведенном Университетом Восточной Англии (UEA).
Несмотря на то, что ионы металлов необходимы для жизни, они также могут генерировать активные формы кислорода (АФК) - высокореактивные молекулы, которые повреждают клетки, пытаясь образовать связи с другими молекулами.
У людей активные формы кислорода связаны со старением, а также с такими заболеваниями, как рак.
Чтобы уменьшить токсическое воздействие железа, семейство белков, называемых ферритинами, детоксицирует и сохраняет ионы металлов в своей белковой оболочке в форме футбольного мяча, создавая безопасный, но доступный депозит, который может быть использован клеткой, когда железо в ней содержится. среда становится дефицитной.
Работая с исследователями из Университета Эссекса и Института Скриппса в Калифорнии, команда UEA обнаружила, как ферритин одной конкретной морской бактерии успешно выполняет этот процесс детоксикации.
Необычно то, что бактерия вырабатывает ферритин в ответ на высокие уровни меди, а не железа.
Команда обнаружила, что между ферритином и медью нет прямого взаимодействия, а вместо этого ферритин катализирует новый тип реакции между кислородом и железом. Это привело к образованию формы ферритина, которая обладает повышенной способностью напрямую детоксицировать АФК, а также выполняет свои функции по хранению и детоксикации железа.
Профессор Ник Ле Брун из Школы химии UEA сказал: «Мы считаем, что железо, участвующее в этом новом пути, было вытеснено медью из других железосодержащих белков, и бактерия справляется с токсичностью вытесненных железа путем производства ферритина. Это представляет особый интерес, потому что вовлеченный ферритин больше похож на ферритин животных, чем у других бактерий».
Этот тип процесса ранее не был обнаружен учеными и подтверждает, что существует множество различных механизмов ферритина, работающих в разных организмах.
Д-р Дима Свистуненко из Университета Эссекса сказал: «Химия между железом и O2, которая генерирует вредные АФК, была изучена во многих системах, включая ряд ферритинов из ряда организмов. Но здесь мы увидели совершенно новую реактивность, указывающую на беспрецедентный процесс детоксикации, который включает перенос электронов на большие расстояния через молекулу белка."
Поиск в геномных базах данных, проведенный командой, также показал, что многие другие подобные морские бактерии могут производить аналогичные ферритины в условиях стресса.
Теперь команда планирует расширить свое исследование, чтобы выяснить, насколько широко распространен новый механизм.
«Ни один из ранее изученных ферритинов, да и ферментов железа в целом, не реагирует так, как этот недавно открытый ферритин», - сказал профессор Ле Брюн.
"Эта новая химия не только представляет собой прорыв в нашем понимании естественных антиоксидантных процессов, но также открывает новые возможности для будущих инженерных биокатализаторов, которые могут, например, найти применение в разработке лекарств."