Океаническая бактерия дала новое представление о том, как клетки защищают себя от токсического воздействия ионов металлов, таких как железо и медь, в исследованиях, проводимых Университетом Восточной Англии (UEA).

Хотя ионы металла необходимы для жизни, они также могут генерировать активные формы кислорода (АФК) — высокореактивные молекулы, которые повреждают клетки, когда они пытаются образовать связи с другими молекулами.

У людей активные формы кислорода связаны со старением, а также с такими заболеваниями, как рак.

Чтобы уменьшить токсические эффекты железа , семейство белков, называемых ферритинами, детоксифицирует и хранит ионы металлов в своей футбольной оболочке в форме футбола, создавая безопасное, но доступное отложение, которое клетка может получить, когда в окружающей среде становится мало железа.

Работая с исследователями из Университета Эссекса и Института Скриппса в Калифорнии, команда UEA обнаружила, как ферритин в одной конкретной морской бактерии успешно выполняет этот процесс детоксикации.

Необычно, бактерия производит ферритин в ответ на высокие уровни меди, а не железа.

Команда обнаружила, что не было прямого взаимодействия между ферритином и медью, но вместо этого ферритин катализировал новый тип реакции между кислородом и железом. Это создало форму ферритина, который обладает улучшенной способностью непосредственно детоксифицировать АФК, одновременно выполняя функции по хранению и детоксикации железа.

Профессор Ник Ле Брун из Химической школы UEA сказал: «Мы считаем, что железо, участвующее в этом новом пути, было вытеснено медью из других железосодержащих белков, а бактерия управляет токсичностью вытесненного железа путем производства ферритина. Это представляет особый интерес, потому что вовлеченный ферритин более похож на животных, чем на другие бактерии ».

Этот тип процесса ранее не был замечен учеными и подтверждает, что существует множество различных механизмов ферритина в различных организмах.

Д-р Дима Свистуненко из Университета Эссекса сказал: «Химия между железом и O2, которая генерирует вредные АФК, была изучена во многих системах и включает в себя ряд ферритинов из ряда организмов. Но здесь, мы увидели совершенно новую реакционную способность, указывающую на беспрецедентный процесс детоксикации, который включает перенос электронов на большие расстояния через молекулу белка ».

Поиск в геномных базах данных, проведенный группой, также показал, что многие другие похожие морские бактерии могут продуцировать подобные ферритины в условиях стресса.

Теперь команда планирует расширить свои исследования, чтобы выяснить, насколько широко распространен новый механизм.

«Ни один из ранее изученных ферритинов, или вообще ферментов железа, не реагирует так, как этот недавно открытый ферритин» , — сказал профессор Ле Брюн.

«Эта новая химия не только представляет собой прорыв в нашем понимании природных антиоксидантных процессов, она также открывает новые возможности для будущих инженерных биокатализаторов, которые могут, например, найти применение в разработке лекарств».

«Реакция O2 с ди-железистым белком приводит к образованию смешанного валентного центра Fe2 + / Fe3 + и пероксида», опубликованного в PNAS 14 января 2019 года.