Wetenschap
Structurele aanpassing van een eiwit aan verhoogde metaalstress:NMR-structuur van een mariene slak metallothioneïne met een extra domein. Krediet:Wiley
Een speciaal type klein zwavelrijk eiwit, metallothioneïnes, hebben een buitengewoon vermogen om zware metalen te binden. Een internationaal team van wetenschappers heeft nu ontdekt dat de mariene maagdenpalm, die algemeen als een delicatesse wordt beschouwd, bevat de grootste versie van het eiwit dat tot nu toe is gevonden, met een extra cadmiumbindend domein en een een derde hogere ontgiftingscapaciteit. Zoals ze rapporteren in het journaal Angewandte Chemie , deze functie kan de slak helpen te overleven in omgevingen die vervuild zijn met zware metalen.
Slakken en naaktslakken staan bekend om hun intrigerende vermogen om zware metalen op te hopen en te ontgiften. Ze kunnen zelfs onderscheid maken tussen cadmium en koper, aangezien dit laatste element een onmisbaar element is in hun metabolisme, terwijl cadmium giftig is. Ze ontgiften cadmium door het te binden aan metallothioneïnes, een klasse van kleine eiwitten die rijk zijn aan het zwavelhoudende cysteïne-aminozuur. Oliver Zerbe aan de Universiteit van Zürich, Zwitserland, en Reinhard Dallinger aan de Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk, en hun collega's in Barcelona, Spanje, de evolutie van deze eiwitten onderzoeken als een strategie om de gastropoden aan te passen aan hun nieuwe habitat - landslakken hebben zich ontwikkeld uit mariene soorten, en moesten nieuwe strategieën vinden om de hogere belastingen van zware metalen in de bodem het hoofd te bieden. Nog ruigere omgevingen zijn te vinden aan de kusten met hun fluctuerende watervoorziening. Zoals de wetenschappers ontdekten, de mariene buikpotige Littorina littorea (gewone maagdenpalm), die met veel succes de noordelijke Atlantische kusten heeft gekoloniseerd, heeft een eigenaardige strategie gevonden voor een nog efficiëntere ontgifting.
Bestudering van de moleculaire verschillen tussen de eiwitten tussen verschillende soorten, de wetenschappers hebben de oplossingsstructuur van de maagdenpalm metallothioneïne opgelost met behulp van nucleaire magnetische resonantietechnieken en vergeleken met andere bekende structuren en sequenties. Verrassend genoeg, het eiwit van de maagdenpalm bestaat uit drie onafhankelijke domeinen, terwijl andere bekende metallothioneïnen er slechts één of twee hebben. Elk van de drie domeinen bevat negen cysteïneresiduen die een cluster van drie cadmiumionen binden, dus de totale 27 cysteïneresiduen kunnen negen cadmiumionen bevatten. Dit werpt licht op de aanpassingsstrategie:"Het vergroten van het aantal domeinen verhoogt eenvoudigweg het metaalbindend vermogen van het eiwit en versterkt daardoor zijn metaalontgiftingsvermogen, ’ schreven de auteurs.
Wat betreft de structurele kenmerken, het met cadmium gevormde complex lijkt sterk op dat van de Romeinse slakvorm, die efficiënt onderscheid kan maken tussen de koperionen die essentieel zijn voor slakken en giftig cadmium. En afgezien van het eenvoudig omgaan met cadmiumrijke omgevingen en het selecteren van koper uit andere zware metalen, de cysteïne-rijke metallothioneïnes worden beschouwd als belangrijke oxidatieve-stress-respons-eiwitten. Stress is een van de belangrijkste ontmoetingen van de gewone maagdenpalm, die tegelijkertijd ruwe zeeën en droogte kunnen overleven.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com