Химики Базельского университета впервые показали, что анаэробные бактерии могут производить витамин эрготионеин в отсутствие кислорода. Это говорит о том, что бактерии образовывали это соединение еще до того, как в атмосфере Земли появился кислород. Таким образом, функция витамина остается загадкой, поскольку ранее ему приписывалась роль в кислородозависимых процессах.
Эрготионеин - серосодержащий витамин. В то время как бактерии и грибы могут производить его сами, высшие организмы полагаются на его поглощение из пищи или из земли.
Подозревается, что эрготионеин играет важную физиологическую роль в борьбе с окислительным стрессом в клетках. Однако его точная роль остается неясной. В настоящее время нет известных симптомов его дефицита, что объясняет, почему этот витамин долгое время игнорировался.
Чтобы лучше понять его функцию, группа под руководством профессора Флориана Зеебека с химического факультета Базельского университета изучает последовательность химических реакций, посредством которых бактерии производят витамин.
Ученым давно известно о кислородозависимом пути реакции, в котором ключевым этапом является образование связи углерод-сера с использованием кислорода из воздуха. Однако до сих пор исследования были сосредоточены только на аэробных организмах, которым для нормального метаболизма требуется кислород.
Также работает без кислорода
Базельские химики изучили зеленую серную бактерию Chlorobium limicola, которая также производит эрготионеин. C. limicola принадлежит к группе строго анаэробных бактерий и поэтому нуждается в бескислородной среде.
В процессе исследователи обнаружили новый тип пути биосинтеза у анаэробных бактерий, при котором связь углерод-сера образуется без кислорода, как они сообщают в журнале Angewandte Chemie.
Является ли эрготионеин древней молекулой?
Сравнение последовательностей ферментов кислород-зависимого и -независимого путей биосинтеза позволяет предположить, что с точки зрения эволюции эти два пути отделились друг от друга на ранней стадии истории Земли. Эрготионеин мог образоваться уже около 3 миллиардов лет назад, то есть в то время, когда в атмосфере Земли вообще не было кислорода.
Это проливает другой свет на важность его физиологической роли в борьбе с окислительным стрессом (то есть в соединениях с активным кислородом), и результаты показывают, что эрготионеины также важны для анаэробной жизни.
Наши результаты открывают новые перспективы для изучения физиологической функции эрготионеина у человека и патогенов человека, а также для выяснения клеточных процессов, в которые он вовлечен. В долгосрочной перспективе это может стать потенциальной отправной точкой для разработки новых методов лечения», - говорит Флориан Зеебек.