Новая глава в бионеорганической химии меди

Российские биохимики совершили сразу три открытия. Во-первых, обнаружен новый ранее неизвестный фермент. Во-вторых, оказалось, что этот фермент катализирует новую для химии тиоцианата реакцию. И, наконец, самое важное с общебиологической точки зрения, открыт новый тип биокаталитического медного кластера, который образует активный центр фермента.

Международный коллектив ученых из России, Нидерландов и США во главе с исследователями из ФИЦ Биотехнологий РАН (Москва) обнаружил и охарактеризовал новый фермент - тиоцианатдегидрогеназу, содержащуюся в т.н. галоалкалофильныых бактериях - микроорганизмах, способных жить в условиях высокой солености и экстремальных значениях рН среды. Кроме того, было показано, что этот фермент катализирует новую для химии тиоцианата реакцию - окисление тиоцианата до цианата и элементарной серы. Особо важно, что активный центр нового фермента оказался построен на основе ранее неизвестного в бионеорганической химии медного кластера, содержащего три иона меди. Описание исследований опубликовано в престижном международном журнале Pnas.

«Медь-содержащие белки представляют интерес для ряда направлений биотехнологий, например, конструирования биотопливных элементов и очистки окружающей среды», - пояснил Научный руководитель ФИЦ биотехнологии РАН академик Владимир Попов. «Данное открытие расширяет наши представления о бионеорганической химии меди и раскрывает молекулярные механизмы, лежащие в основе химических превращений с участием нового трехядерного медного центра».

Медь-содержащие белки играют важную роль в процессах жизнедеятельности и участвуют в запасании и распределении токсичных ионов меди в организме, транспорте электронов и катализе важнейших биохимических реакций. Медь-содержащие ферменты участвуют в биосинтезе гормонов, нейротрансмиттеров и других метаболитов.

Эти открытия не только в очередной раз продемонстрировали громадный диапазон природного разнообразия метаболических процессов и их белковых регуляторов, существующих в экстремофильных микроорганизмах, но и имеют высокий прикладной потенциал. Новый фермент и его природные или созданные человеком аналоги могут быть использованы как при конструировании сенсоров для анализа степени загрязнения окружающей среды промышленными отходами, так и для создания новых технологий очистки стоковых вод от токсичного тиоцианата.