Гены, позволяющие бактериям преобразовывать ртуть, найдены
Учёные определили два гена, необходимых для превращения неорганической ртути в органическую (метилртуть), которая гораздо токсичнее. Это значительный шаг к защите здоровья человека.
Вопрос о том, как метилртуть производится в окружающей среде естественными процессами, десятилетия ставил учёных в тупик. Команда под руководством исследователей из Национальной лаборатории Ок-Ридж решила эту загадку. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, раскрывают генетическую основу процесса микробного метилирования ртути и имеют далеко идущие последствия.
«До сих пор мы не знали, как бактерии преобразуют ртуть из природных и промышленных процессов в метилртуть», — сказала Лиюань Лян из ORNL, соавтор и руководитель крупной исследовательской программы по ртути, финансируемой Министерством энергетики США.
«Это новое знание позволит учёным изучать белки, ответственные за процесс преобразования, и понять, что контролирует их активность», — добавила Лян. Это может привести к разработке способов ограничения производства метилртути в окружающей среде.
Около 40 лет учёным было известно, что при попадании ртути в окружающую среду определённые бактерии могут превращать её в высокотоксичную метилртуть. Однако механизм этого процесса оставался неизвестным. Задачей было найти белки, способные переносить определённый тип метильной группы, и идентифицировать гены, ответственные за их производство.
В итоге, объединив химические принципы и данные геномных последовательностей, команда идентифицировала два гена, названные hgcA и hgcB. Исследователи экспериментально удалили эти гены по одному из двух штаммов бактерий, что привело к потере способности мутантов производить метилртуть. Повторная вставка этих генов восстановила данную способность, подтвердив открытие.
Исследователи обнаружили, что этот кластер из двух генов присутствует во всех известных ртуть-метилирующих бактериях, и предсказали, что более 50 других микроорганизмов могут метилировать ртуть, поскольку имеют похожую пару генов.
Ещё одним ключом к открытию стал собранный для работы над проблемой междисциплинарный коллектив специалистов в области химии, вычислительной биологии, микробиологии, нейтронных исследований, биохимии и бактериальной генетики.
Ртуть — токсин, который распространяется по всему миру в основном при сжигании угля, промышленном использовании и в результате природных процессов, таких как извержения вулканов. Этот химический элемент биоаккумулируется в водных пищевых цепях, особенно в крупной рыбе. Различные формы ртути широко распространены в отложениях и воде.
Как отмечается в недавнем отчёте Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), ртуть остаётся серьёзной глобальной, региональной и национальной проблемой с точки зрения угроз для здоровья человека и окружающей среды.