Новости химической науки > Ряды металлопротеидов становятся шире

Исследователи предполагают, что число металлопротеидов может быть гораздо большим, а их структуры – более разнообразными, чем предполагалось ранее.

Ионы металлов часто используются белками как кофакторы и как катализаторы, однако предсказать, какой металл будет взаимодействовать с белками определенного сорта, достаточно сложно, так как в белках содержится огромное количество активных центров, способных с взаимодействием с металлами.

В микроорганизме Pyrococcus furiosus десять металлов (из 18 обнаруженных) входят в состав металлопротеидов невыясненной структуры. Выделенные синим металлы ранее уже находили в составе металлопротеидов живых существ, выделенные красным (включая уран, который не показан) в составе металлопротеидов ранее не находили. (Рисунок из Nature, DOI: 10.1038/nature09265)

Нигель Робинсон (Nigel J. Robinson) из Университета Ньюкасла, принимавший участие в исследовании, отмечает, что не существует общепринятого метода анализа ионов металлов, комплементарных определенным белкам. Тем не менее, разработка такого подхода к анализу важна, так как почти половина ферментов, строение которых внесено в базы данных о структуре белков, выполняют свои каталитические функции в присутствии ионов металлов; определение того, какой белок «работает» с каким металлом позволило бы лучше изучить механизм действия многих белков-катализаторов.

Руководитель исследования, Майкл Адамс (Michael W. W. Adams) из Университета Джорджии заявляет, что хотя в большинстве случаев металлы, связанные с белками, определяются уже «по факту», после того, как исследован какой-то определенный белок, в его исследовательской группе был использован «обратный» подход – вместо того, чтобы проводить очистку металлов и исследовать содержащиеся в них металлы, исследователи определяли металлы, после чего по масс-спектру пытались выяснить, какие белки были связаны с этими металлами.

Адамс с соавторами применил метод индуктивно-сопряженной плазменной масс-спектрометрии [ inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP/MS)] для определения металлов, связанных с белками микроорганизма Pyrococcus furiosus. Исследователи концентрировали вытяжки из микроорганизмов с помощью многостадийной хроматографии, применяя ICP/MS для определения металлов и тандемную масс-спектрометрию для изучения белков.

По результатам проделанного анализа один пик соответствует одному металлу, однако может соответствовать более чем одному белку. Однако, даже при таком подходе почти половина сигналов металлов (158 из 343) не могла быть соотнесена с известными металлопротеидами. Обнаруженные в вытяжках из Pyrococcus furiosus сигналы, соотнесенные с молибденом, никелем, ураном и свинцом позволили исследователям определеить строение двух новых никель-связывающих и двух новых молибден-связывающих белков. Уран и свинец содержится в организме Pyrococcus furiosus в следовых количествах, что позволяет исследователям говорить о том, что присутствие этих металлов в клетке микроорганизма наиболее вероятно представляет собой неправильное распознавание белком иона определенного металла.

Однако даже информация о неправильном распознавании может раскрыть новые факты о том, как белки взаимодействуют с металлами – взаимодействие белков с ураном, который вряд ли играет какую-либо роль в физиологии организмов, может помочь исследователям определить, как клетка поступает с нежелательным для ее работы металлом. Установление такого механизма может оказаться полезным для изучения механизмов токсичных свойств металлов и разработки новых методов детоксикации.

Источник: Nature, DOI: 10.1038/nature09265

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #химия полимеров