在東英吉利大學(xué)(UEA)的研究中，海洋細(xì)菌為細(xì)胞如何保護(hù)自己免受金屬離子(如鐵和銅)的毒性作用提供了新的見解。

雖然金屬離子對(duì)生命至關(guān)重要，但它也可以產(chǎn)生活性氧(ROS) - 高反應(yīng)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，活性氧與衰老以及癌癥等疾病有關(guān)。

為了減少鐵的毒性作用，稱為鐵蛋白的蛋白質(zhì)家族解毒并將金屬離子儲(chǔ)存在其足球形狀的蛋白質(zhì)外殼中，產(chǎn)生安全但可接近的沉積物，當(dāng)環(huán)境中的鐵變得稀缺時(shí)，該沉積物可被細(xì)胞吸收。

UEA團(tuán)隊(duì)與埃塞克斯大學(xué)和加利福尼亞斯克里普斯研究所的研究人員合作，發(fā)現(xiàn)了一種特定海洋細(xì)菌中的鐵蛋白如何成功地進(jìn)行這種解毒過程。

不同尋常的是，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生鐵蛋白，以響應(yīng)高水平的銅，而不是鐵。

研究小組發(fā)現(xiàn)鐵蛋白和銅之間沒有直接的相互作用，而鐵蛋白催化氧和鐵之間的新反應(yīng)。這產(chǎn)生了鐵蛋白的一種形式，其具有增強(qiáng)的直接解毒ROS能力，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)其鐵儲(chǔ)存和解毒作用。

來自東英吉利大學(xué)化學(xué)學(xué)院的Nick Le Brun教授說：“我們相信這條新途徑中的鐵已被銅轉(zhuǎn)化為其他含鐵蛋白質(zhì)，細(xì)菌通過產(chǎn)生鐵蛋白來控制被驅(qū)替鐵的毒性。這特別令人感興趣，因?yàn)榕c其他細(xì)菌相比，鐵蛋白更像動(dòng)物中的鐵蛋白。

這種類型的過程以前沒有被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，并證實(shí)在不同的生物體中存在許多不同的鐵蛋白機(jī)制。

來自埃塞克斯大學(xué)的Dima Svistunenko博士說：“鐵和氧氣之間產(chǎn)生有害ROS的化學(xué)反應(yīng)已在許多系統(tǒng)中進(jìn)行了研究，其中包括來自一系列生物體的許多鐵蛋白。但是，在這里，我們看到反應(yīng)性是全新的，指向前所未有的解毒過程，涉及跨蛋白質(zhì)分子的長程電子轉(zhuǎn)移。“

對(duì)該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的基因組數(shù)據(jù)庫的搜索也發(fā)現(xiàn)許多其他類似的海洋細(xì)菌可能在壓力條件下產(chǎn)生類似的鐵蛋白。

該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃擴(kuò)展他們的研究，以調(diào)查新機(jī)制的普及程度。

“以前研究過的鐵蛋白，或者一般來說，鐵酶都不會(huì)像新發(fā)現(xiàn)的鐵蛋白那樣發(fā)生反應(yīng)，”Le Brun教授說。

“這種新型化學(xué)不僅代表了我們對(duì)天然抗氧化過程理解的突破，還揭示了未來工程生物催化劑的新可能性，例如，它可用于藥物開發(fā)。”