Большинство людей знают, что вода состоит из атомов водорода и кислорода, а соединения углерода присутствуют во всем живом на Земле. Однако другие элементы, такие как сера, также необходимы для жизни, а молекулы на основе серы, такие как L-цистеин, необходимы для многих наших белков.
L-цистеин также имеет коммерческое значение, поскольку он широко используется в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
"В природе L-цистеин вырабатывается микроорганизмами, которые собирают неорганическую серу в почве.
Если эффективность секреции и выработки L-цистеина микроорганизмами может быть значительно улучшена, эта процедура будет лучше существующих методов, таких как производство глутаминовой кислоты Corynebacterium glutamicum », – говорит профессор NAIST Томоя Цукадзаки, эксперт в области структурной биологии.
Бактерии могут поглощать как сульфатные, так и тиосульфат-ионы из окружающей среды, чтобы синтезировать L-цистеин.
Эффективность синтеза из тиосульфата выше из-за меньшего количества стадий химической реакции. Чтобы изучить, какие белки имеют решающее значение для поглощения тиосульфата, исследователи провели серию генетических исследований, обнаружив, что YeeE.
Чтобы понять, как YeeE физически приспособлен для транспортировки, исследователи обнаружили кристаллические структуры YeeE, которые выявили беспрецедентную складку, образующую форму песочных часов.
"И внутренняя, и внешняя поверхности YeeE имеют отступ к центру.
Мы думаем, что эта форма имеет решающее значение для инициации поглощения и проведения тиосульфата », – объясняет д-р. Йошики Танака, первый автор исследования.
Моделирование молекулярной динамики подразумевает, что захват происходит путем прохождения тиосульфат-иона через три ключевых сайта в структуре YeeE.
В модели первый центр притягивает тиосульфат-ион к положительно заряженной поверхности. Затем, используя водородные связи типа S-H-S, YeeE передает ион в два других сайта и далее в цитоплазму, не претерпевая при этом каких-либо серьезных конформационных изменений.
По словам Танаки, этот механизм захвата довольно необычен среди мембранных переносчиков.
"Движение намного меньше по сравнению с транспортерами, которые имеют конструкции, обращенные внутрь и наружу, или используют движения качающегося пучка.
YeeE структурно не предназначен для использования этих других механизмов », – говорит он.
Цукадзаки добавляет, что новый механизм расширяет наши знания о переносе питательных веществ в клетку, знания, которые можно использовать в промышленных целях.
"Сравнительно мало известно о семействе транспортных белков YeeE. Благодаря более глубокому изучению структуры поглощения и генетических модификаций, мы могли бы искусственно создать «супер» YeeE, который повысит продуктивность L-цистеина за счет высокого поглощения тиосульфата », – говорит он.