海洋細(xì)菌揭示有毒金屬的控制

在東安格利亞大學(xué)(UEA)的研究中，海洋細(xì)菌為細(xì)胞如何保護(hù)自己免受鐵和銅等金屬離子的毒性影響提供了新的見(jiàn)解。

雖然金屬離子對(duì)生命至關(guān)重要，但它們也能產(chǎn)生活性氧(ROS)——高活性分子，當(dāng)它們?cè)噲D與其他分子形成鍵時(shí)，會(huì)破壞細(xì)胞。

在人類中，活性氧與衰老和癌癥等疾病有關(guān)。

為了減少鐵的毒性作用，一個(gè)名為鐵蛋白的蛋白質(zhì)家族將金屬離子解毒并儲(chǔ)存在其足球形狀的蛋白質(zhì)外殼中，產(chǎn)生安全但易獲取的沉積物，當(dāng)環(huán)境中的鐵變得稀缺時(shí)，這些沉積物可以被細(xì)胞吸收。

UEA團(tuán)隊(duì)與來(lái)自埃塞克斯大學(xué)和加州斯克里普斯研究所的研究人員合作，以發(fā)現(xiàn)一種特定海洋細(xì)菌中的鐵蛋白是如何成功完成這一解毒過(guò)程的。

不同尋常的是，細(xì)菌產(chǎn)生鐵蛋白是對(duì)高水平銅的反應(yīng)，而不是鐵。

研究小組發(fā)現(xiàn)，鐵蛋白和銅之間沒(méi)有直接的相互作用，但鐵蛋白催化了氧和鐵之間的新反應(yīng)。這產(chǎn)生了一種形式的鐵蛋白，它具有增強(qiáng)的直接解毒活性氧的能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了其鐵的儲(chǔ)存和解毒。

東安格利亞大學(xué)化學(xué)學(xué)院的尼克夏爾勒布朗教授說(shuō)：“我們認(rèn)為，這種新方式中的鐵已經(jīng)被銅轉(zhuǎn)化為其他鐵蛋白，細(xì)菌通過(guò)產(chǎn)生鐵蛋白來(lái)控制被置換鐵的毒性。這一點(diǎn)特別有趣，因?yàn)殍F蛋白比其他細(xì)菌更像動(dòng)物體內(nèi)的鐵蛋白。

這種類型的過(guò)程以前沒(méi)有被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，并且已經(jīng)證實(shí)在不同的生物體中有許多不同的鐵蛋白機(jī)制。

埃塞克斯大學(xué)的馬頔斯維斯頓科博士說(shuō)：“鐵和氧之間產(chǎn)生有害活性氧的化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)在許多系統(tǒng)中進(jìn)行了研究，包括來(lái)自一系列生物體的許多鐵蛋白。然而，在這里，我們看到反應(yīng)性是全新的，指向一個(gè)前所未有的解毒過(guò)程，涉及跨越蛋白質(zhì)分子的遠(yuǎn)程電子轉(zhuǎn)移。”

該團(tuán)隊(duì)對(duì)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索還發(fā)現(xiàn)，許多其他類似的海洋細(xì)菌可能在壓力下產(chǎn)生類似的鐵蛋白。

該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃擴(kuò)大他們的研究，以調(diào)查新機(jī)制的受歡迎程度。

夏爾勒布朗教授說(shuō)：“以前研究的鐵蛋白，或者一般來(lái)說(shuō)，鐵酶不會(huì)像新發(fā)現(xiàn)的鐵蛋白那樣發(fā)生反應(yīng)。

“這種新型化學(xué)不僅代表了我們對(duì)天然抗氧化過(guò)程認(rèn)識(shí)的突破，也揭示了未來(lái)工程生物催化劑的新可能性，例如，它可以用于藥物開(kāi)發(fā)?！?

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