Метилртуть: как микробы создают самую токсичную форму ртути
Метилртуть — чрезвычайно опасная форма ртути, способная вызывать тяжелые неврологические повреждения у развивающегося плода даже в концентрациях в несколько миллиардных долей грамма. Она попадает в организм человека через морепродукты, но эффективных способов её устранения из окружающей среды и пищевой цепи до сих пор нет.
Используя высокоэнергетические рентгеновские лучи на Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) в SLAC National Accelerator Laboratory, исследователи обнаружили неожиданного ключевого участника процесса образования метилртути — молекулу S-аденозил-L-метионин (SAM). Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Никто не знал, как происходит биологическое метилирование ртути", — сказал Рити Саранги, соавтор исследования. "Нам нужно понять этот фундаментальный процесс, прежде чем разрабатывать стратегию очистки. Это исследование — шаг в этом направлении".
Учёным было известно, что промышленные выбросы ртути попадают в водоёмы, где микробы преобразуют её в метилртуть, которая затем накапливается в рыбе и по пищевой цепи — в человеке. Однако механизм этого преобразования оставался загадкой.
Основная сложность заключалась в изучении белковой системы HgcAB, ответственной за превращение ртути в метилртуть. Этот белок присутствует в микробах в ничтожных количествах, крайне чувствителен к свету и кислороду и быстро деактивируется.
В ходе 10-летней работы группа под руководством профессора Стива Рэгсдейла из Мичиганского университета разработала новый протокол, позволивший получить достаточное количество стабильного белка HgcAB для исследований.
"Мы работали со многими сложными белками, но у этого было всё, чего вы не хотели бы видеть в белке, который нужно очистить", — отметил Рэгсдейл.
Очищенные образцы, охлаждённые жидким азотом и защищённые от света, доставили в SSRL. Там с помощью метода расширенной тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения удалось изучить HgcAB.
"Рентгеновские спектроскопические возможности SSRL специально предназначены для изучения биологических образцов и могут регистрировать крайне слабые сигналы от ультраразбавленных белковых проб", — пояснил Саранги.
Ранее считалось, что метильная группа для реакции поступает от метилтетрагидрофолата — распространённого донора метильных групп в клеточных реакциях. Новое исследование показало, что донором является SAM.
Полученные результаты, определившие главных "действующих лиц" в производстве метилртути, могут помочь в разработке стратегий очистки окружающей среды.
"Пока никто не пробовал, но, возможно, можно создать аналоги SAM, которые смогут нейтрализовать метилртуть в окружающей среде", — предположил Рэгсдейл.