Identifikation af enzym involveret i stresshåndtering hos bakterier

Forskere fra University of East Anglia har identificeret en ny klasse af enzymer involveret i stresshåndtering hos bakterier.

Alle organismer, fra mennesker til bakterier, skal være i stand til at reagere på en lang række belastninger, der skyldes ændringer i deres miljø.

Fælles blandt disse er såkaldte oxidative og nitrosative belastninger, som opstår, når en organisme udsættes for høje koncentrationer af henholdsvis reaktionsilt eller reaktive nitrogenarter. Når dette sker, bliver skrøbelige dele af cellen beskadiget, hvilket fører til tab af funktion og i nogle tilfælde celledød.

Ikke overraskende har organismer udviklet et væld af stressresponssystemer, der detekterer og afhjælper særlige belastninger.

Jern-svovl-klynger, som består af jern og uorganisk svovl, findes i alle celletyper, hvor de spiller væsentlige roller i en lang række cellulære processer. Fordi de er så reaktive, er de ofte de første cellulære komponenter, der bliver beskadiget under stressforhold.

Di-jernproteinet YtfE, der findes bredt i bakterier, menes generelt at fungere direkte i reparationen af ​​jern-svovlklynger, der er blevet beskadiget under stressforhold. Denne aktivitet er varieret blevet foreslået for at involvere donation af jern til genopbygning af jern-svovlklynger eller fjernelse af nitrogenoxid (NO) fra beskadigede klynger.

For nylig kom der nye beviser frem fra undersøgelser af YtfE-funktion i celler, der tydede på, at dets aktivitet er forbundet med en stigning og ikke et fald i koncentrationen af ​​NO. Dette fik forskere ved School of Chemistry til at genoverveje YtfE's funktion.

Holdet, ledet af Dr. Jason Crack og Prof Nick Le Brun, og involverer Dr. Fraser MacMillans laboratorium, samt forskere fra University of Birmingham og University of Sheffield, har opdaget, at YtfE er en ny type nitritreduktase-enzym, der producerer NEJ.

De viste, at YtfE ikke effektivt fjerner NO fra beskadigede jern-svovlklynger, og det er heller ikke en effektiv donor af jern til klyngesamling.

Den YtfE-katalyserede produktion af giftig NO fra nitrit (NO₂ ^- ) kan virke underligt, men YtfE er co-reguleret med et andet enzym, kaldet Hcp, som fungerer til at afgifte NO (via dets reduktion til lattergas, N₂ O).

Den koblede YtfE/Hcp-afgiftningsvej repræsenterer en effektiv måde, hvorpå cellen håndterer toksiske niveauer af nitrit, der kan forekomme under anaerobe forhold.

Holdet brugte en række tilgange, herunder in vivo genetisk og in vitro proteinspektroskopi og massespektrometri, for at få detaljeret indsigt i den mekanisme, hvorved YtfE genererer NO fra nitrit.

Arbejdet tydeliggør rollen som et protein, der har undret forskere i lang tid, og viser, at YtfE er en nøglespiller til håndtering af stress under forhold med anaerob respiration, såsom dem, der findes i den menneskelige tarm, eller når man inficerer en menneskelig vært.

Værket er offentliggjort i denne uge i Journal of the American Chemical Society . + Udforsk yderligere

Forskere foreslår, at [FeS]-klynger fungerer som biologiske fusioner i mange proteiner involveret i immunresponset