Команда под руководством биохимика из Фрайбурга профессора доктора Сусаны Андраде охарактеризовала белок, который позволяет определенным микроорганизмам распознавать и поглощать аммоний в окружающей среде. Аммоний считается токсином, загрязняющим экосистемы, но для этих бактерий он представляет собой важный источник питательных веществ и энергии. Исследователи опубликовали свои выводы в научном журнале Nature Communications.
Элемент азота является незаменимым строительным блоком всех биомолекул и поэтому имеет большое значение для всех организмов. Кроме того, некоторые представители микробного сообщества специализируются на использовании различных соединений азота в качестве источника энергии для оптимального роста. Это особенно относится к анаэробным окислителям аммония: этим бактериям не требуется кислород для их метаболизма, а вместо этого они превращают два важных соединения азота, аммоний и нитрит, в газообразный азот, который составляет около 80 процентов земной атмосферы. Благодаря этой реакции эти микроорганизмы играют важную роль в детоксикации соединений азота, которые все чаще выбрасываются в окружающую среду при использовании удобрений.
Андраде и ее команда с факультета химии и фармации Фрайбургского университета обнаружили у таких бактерий необычный белок: половина его напоминает известные транспортные белки для ионов аммония, а другая половина принадлежит к группе сигнальных белков. трансдуцирующие белки. Это привело к подозрению, что два строительных блока, уже существующих в природе, были объединены модульным образом для обеспечения совершенно новой функциональности: обнаружение аммония в окружающей среде и последующая передача этой информации в сети сотовой связи.
Исследователи провели всестороннюю функциональную и структурную характеристику этого нового белка, в которой также участвовали рабочие группы из Университетского медицинского центра Фрайбурга; Университет Радбауд в Неймегене, Нидерланды; Российская академия наук; и Европейская лаборатория молекулярной биологии (EMBL) в Гамбурге. В результате подтвердилось исходное предположение: на основе высокоселективного транспортного белка аммония эволюция породила новый сайт узнавания ионов, заселение которого приводит к конформационным изменениям, которые передаются модулю передачи сигнала. Эта прямая модульная связь дает возможность объединить другие блоки преобразования сигнала с модулем датчика аммония для создания новых клеточных функций.
Сюзана Андраде возглавляет исследовательскую группу по молекулярной биофизике в Институте биохимии факультета химии и фармации Фрайбургского университета и является ассоциированным членом Freiburg Excellence Cluster BIOSS - Центра исследований биологических сигналов. Доктор Тобиас Пфлюгер, первый автор публикации, недавно защитил докторскую диссертацию в рабочей группе Андраде.