Обнаружена новая молекула с широкими биологическими последствиями

Исследователи из Университета Делавэра, изучая бактерию Chlorobaculum tepidum (Cba. tepidum) из вулканических горячих источников, обнаружили новый низкомолекулярный тиол и опровергли устоявшуюся гипотезу о его роли в метаболизме серы.

Роль микробов в биогеохимических циклах

Микроорганизмы, подобные Cba. tepidum, критически важны для поддержания биогеохимических циклов. Они реокисляют токсичный сероводород (H2S), производимый другими формами жизни, что позволяет существовать жизни вблизи океанов. Cba. tepidum использует H2S в процессе, аналогичном фотосинтезу, но вместо воды и с выделением сульфата.

Два ключевых открытия

Исследование, опубликованное в mBio, привело к двум значимым результатам:

  1. Обнаружен новый тиол — N-метил-бациллитиол (N-Me-BSH).
  2. Опровергнута гипотеза о прямом участии этого тиола в превращении H2S в сульфат.

Открытие и идентификация N-Me-BSH

Бывший аспирант Дженнифер Хирас впервые выделила неизвестный тиол из Cba. tepidum. С помощью масс-спектрометрии было установлено сходство его фрагментов с тиолом почвенных бактерий — бациллитиолом (BSH). Химик Крис Гамильтон синтезировал кандидатные молекулы, что позволило определить структуру нового соединения как BSH с метильной группой на атоме азота.

Поиск «родины» для ферментов-сирот

Используя геномные данные, команда обнаружила в Cba. tepidum гены синтеза BSH. Постдок Видья Раман создала штаммы бактерии с делецией (удалением) генов двух кандидатных метилтрансфераз — ферментов-«сирот», чья функция была неизвестна. Один из штаммов перестал производить N-Me-BSH, но синтезировал BSH. Штаммы, лишенные генов синтеза BSH, не производили ни BSH, ни N-Me-BSH.

Ключевой результат: Эти штаммы, неспособные производить тиолы, всё равно полностью метаболизировали H2S в сульфат, что опровергло гипотезу о необходимости тиола-переносчика атомов серы.

Широкое распространение в природе

На основе новых данных о генах исследователи предсказали и экспериментально подтвердили (в коллаборации с Рутергерским университетом) способность других бактерий производить BSH и родственные молекулы. Анализ показал, что бациллитиол и N-Me-BSH распространены в жизни гораздо шире, чем считалось, и, вероятно, являются самыми распространёнными низкомолекулярными тиолами в биологии.

«Наши клетки используют тиол под названием глутатион. Оказывается, наш анализ указывает, что глутатион на самом деле гораздо менее распространён среди всех форм жизни, чем другие тиолы. Биология и эволюция могут генерировать разные пути к одной цели», — отметил Том Хэнсон.

Это открытие демонстрирует, что решение, используемое человеком и растениями (глутатион), не является ни единственным, ни самым распространённым способом защиты клеток от окислительного стресса.