Новые ферменты карбоангидразы не нуждаются в металлах

Исследователи из Университета Цукубы (Япония) обнаружили первые известные ферменты карбоангидразы, которым для работы не требуется ион металла. Результаты опубликованы в BMC Biology.

Суть открытия

• Объект: два белка из семейства COG4337, которые оказались карбоангидразами.
• Ключевое отличие: в отличие от всех восьми ранее известных классов карбоангидраз, этим ферментам не нужен металлический кофактор (цинк, кадмий, кобальт или марганец).
• Реакция: они катализируют превращение CO₂ в HCO₃‾ (бикарбонат), но не осуществляют обратную реакцию.

Как это обнаружили?

1. Учёные протестировали активность белков COG4337 в присутствии восьми различных металлов.
2. Ферментативная активность сохранялась без металлов, а добавление цинка даже снижало её.
3. Моделирование структуры показало наличие активного центра ("кармана"), который, вероятно, удерживает CO₂ во время реакции.

Биологическая роль и происхождение

• Белки COG4337 обнаружены у многих цианобактерий и эукариотических микроводорослей.
• У микроводоросли Bigelowiella natans эти ферменты концентрируются в пластидах и митохондриях — органеллах, где происходит метаболизм CO₂.
• Гипотеза: такие металл-независимые ферменты могли эволюционировать у предковых микроорганизмов для адаптации к бедным металлами средам, таким как открытый океан.

Значение открытия

• Глобальный цикл углерода: новые карбоангидразы, широко представленные у экологически важных микроводорослей, могут играть важную роль в круговороте углерода.
• Биотехнологии: понимание их механизма работы может быть полезно для развития технологий искусственного фотосинтеза как источника возобновляемой энергии.