Onderzoekers van de Universiteit van East Anglia hebben een nieuwe klasse van enzymen geïdentificeerd die betrokken zijn bij stressmanagement bij bacteriën.

Alle organismen, van mensen tot bacteriën, moeten kunnen reageren op een breed scala aan stress die het gevolg is van veranderingen in hun omgeving.

Veel voorkomende hiervan zijn zogenaamde oxidatieve en nitrosatieve stress, die optreden wanneer een organisme wordt blootgesteld aan respectievelijk hoge concentraties reactiezuurstof of reactieve stikstofsoorten. Wanneer dit gebeurt, worden kwetsbare onderdelen van de cel beschadigd, wat leidt tot functieverlies en, in sommige gevallen, celdood.

Het is niet verwonderlijk dat organismen een groot aantal stressresponssystemen hebben ontwikkeld die bepaalde stress detecteren en verlichten.

IJzer-zwavelclusters, die bestaan ​​uit ijzer en anorganische zwavel, worden aangetroffen in alle celtypen waar ze een essentiële rol spelen in een breed scala van cellulaire processen. Omdat ze zo reactief zijn, zijn ze vaak de eerste cellulaire componenten die beschadigd raken onder stressomstandigheden.

Van het di-ijzereiwit YtfE, dat veel voorkomt in bacteriën, wordt algemeen aangenomen dat het direct werkt bij het herstel van ijzer-zwavelclusters die zijn beschadigd onder stressomstandigheden. Er is variabel voorgesteld dat deze activiteit het doneren van ijzer omvat voor het opnieuw opbouwen van ijzer-zwavelclusters, of de verwijdering van stikstofmonoxide (NO) uit beschadigde clusters.

Onlangs is nieuw bewijs aan het licht gekomen uit studies van de YtfE-functie in cellen die suggereerden dat de activiteit ervan geassocieerd is met een toename, en niet een afname, van de concentratie van NO. Dit was voor onderzoekers van de School of Chemistry aanleiding om de functie van YtfE opnieuw te onderzoeken.

Het team, geleid door Dr. Jason Crack en Prof Nick Le Brun, en waarbij het laboratorium van Dr. Fraser MacMillan betrokken was, evenals onderzoekers van de Universiteit van Birmingham en de Universiteit van Sheffield, hebben ontdekt dat YtfE een nieuw type nitrietreductase-enzym is dat produceert NEE.

Ze toonden aan dat YtfE NO niet efficiënt verwijdert uit beschadigde ijzer-zwavelclusters, en evenmin is het een effectieve donor van ijzer voor clusterassemblage.

De door YtfE gekatalyseerde productie van toxisch NO uit nitriet (NO₂ ^- ) lijkt misschien vreemd, maar YtfE wordt mede gereguleerd met een ander enzym, Hcp genaamd, dat functioneert om NO te ontgiften (via de reductie tot lachgas, N₂ O).

De gekoppelde YtfE/Hcp-ontgiftingsroute is een effectief middel waarmee de cel omgaat met giftige nitrietniveaus die onder anaërobe omstandigheden kunnen optreden.

Het team gebruikte een reeks benaderingen, waaronder in vivo genetische en in vitro eiwitspectroscopie en massaspectrometrie, om gedetailleerd inzicht te krijgen in het mechanisme waarmee YtfE NO genereert uit nitriet.

Het werk verduidelijkt de rol van een eiwit dat onderzoekers lange tijd in verwarring heeft gebracht, wat aantoont dat YtfE een belangrijke speler is voor het beheersen van stress onder omstandigheden van anaërobe ademhaling, zoals die in de menselijke darm of bij het infecteren van een menselijke gastheer.

Het werk is deze week gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society . + Verder verkennen

Onderzoekers suggereren dat [FeS]-clusters fungeren als biologische fusies in veel eiwitten die betrokken zijn bij de immuunrespons