Структура фермента, превращающего ракетное топливо в азот, раскрыта
Исследователи из Института медицинских исследований Макса Планка в сотрудничестве с учёными из Института биофизики Макса Планка и Университета Радбауд (Нидерланды) описали структуру ключевого фермента в бактериальном процессе анаммокс (анаэробное окисление аммония). Этот процесс, открытый в 1990-х годах, отвечает за 30–70% ежегодного удаления азота из океанов и используется в устойчивой очистке сточных вод.
Уникальный механизм с использованием гидразина
В ходе анаммокса бактерии превращают нитриты и аммиак в газообразный азот (N2) и воду, получая энергию для клетки. Промежуточным продуктом является гидразин — высокотоксичное и реактивное вещество, используемое в качестве ракетного топлива. Его наличие в метаболизме живых организмов уникально.
Новое исследование, опубликованное в Science Advances, раскрывает структуру фермента гидразиндегидрогеназы (HDH), который выполняет последний шаг: превращает токсичный гидразин в безвредный газообразный азот, высвобождая энергию.
«Топливный элемент» с сетью из 192 гемовых групп
«HDH-комплекс можно сравнить с топливным элементом с электрическими розетками, подходящими только для определённых типов вилок», — объясняет Томас Баре́ндс.
Механизм работы фермента уникален:
- «Топливо» (гидразин) поступает в белковый комплекс через канал.
- Фермент катализирует превращение гидразина в азот с помощью беспрецедентно большой сети из 192 гемовых групп.
- Высвобождаемые в ходе реакции электроны переносятся к другим частям бактерии для генерации клеточной энергии.
Следующий шаг
«Сейчас мы работаем над поиском белка, который принимает электроны, накопленные в гемовой сети», — говорит первый автор статьи Мохд Акрам. Структура предполагает, что только небольшие белки могут проникнуть в комплекс, забрать электроны в полости внутри и выйти наружу. Такой механизм может обеспечивать доставку электронов в нужное место для производства энергии.