Forskere udvikler en ny måde at studere vigtige biologiske processer på

Et team af forskere ved University of East Anglia (UEA) har udviklet en ny måde at opnå tidligere utilgængelig indsigt i funktionerne af en gruppe af essentielle proteiner.

Mange proteiner indeholder en cofaktor – en ekstra komponent, som ofte er afgørende for proteinets funktion. Jern-svovl-klynger er protein-cofaktorer, der spiller væsentlige roller i en lang række processer, herunder respiration, fotosyntese, og DNA replikation/reparation.

Jern-svovl klyngeproteiner spiller også en nøglerolle i sansning af miljøændringer, gør det muligt for bakterier at montere en adaptiv respons. Dette er afgørende for deres overlevelse, for eksempel hos patogener, der forsøger at unddrage sig det menneskelige immunsystem. Jern-svovlklynger er reaktive og skrøbelige, gør dem svære at arbejde med, og deres funktionelle egenskaber er ofte komplekse.

UEA-forskere har udviklet en ny metode til at studere disse sarte jern-svovl-klynger baseret på massespektrometri – en avanceret teknik, der kan identificere proteiner ved at måle deres masse med stor nøjagtighed.

I almindelige biovidenskabelige anvendelser af massespektrometri, proteinerne, der undersøges, er i en udfoldet tilstand, og enhver information om cofaktorer går tabt. Holdet har udviklet måder at holde jern-svovl klyngeproteiner i en foldet tilstand med klyngen bundet under massespektrometrieksperimentet, og at overvåge deres reaktivitet i realtid.

FNR er et jern-svovl-klyngeholdigt protein, der fungerer som en oxygen (O2) sensor. Det er nøglen til bakteriers som E. coli's evne til at 'ånde' i fravær af O2, og det gennemgår en kompleks klyngeomdannelsesproces, når O2 er til stede. Dette afskaffer dets evne til at binde DNA, hvilket gør det i stand til at regulere tændingen af ​​enzymer, der bruger O2 til respiration, og slukke dem, der ikke kan.

Ved at bruge deres massespektrometriske tilgang, forskerne var i stand til for første gang at detektere alle reaktionskomponenterne samtidigt, giver hidtil usete detaljer om konverteringsprocessen.

Prof Nick Le Brun fra UEA's School of Chemistry, hvem ledede holdet, sagde:"Dette arbejde demonstrerer det spændende potentiale ved massespektrometri til at give et niveau af indsigt i denne fælles cofaktor, som tidligere ikke var muligt.

"Evnen til at 'se' og tydeligt skelne alle reagerende arter i denne proces på samme tid er enormt fordelagtig. I betragtning af vigtigheden og allestedsnærværende karakter af jern-svovl-klyngeproteiner, den metodologi, vi har udviklet, lover at have udbredt anvendelse på tværs af yderligere forskning i systemer, der involverer interaktioner og reaktioner mellem protein-cofaktorer, især med små molekyler som O2, nitrogenoxid, nitrogen og brint."