Bakterie zależne od metali ziem rzadkich

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Metanotroficzne bakterie Methylacidiphilum fumariolicum z gorących źródeł potrzebują metali ziem rzadkich, by rosnąć.

Zespół, w którego skład wchodzili m.in. naukowcy z Instytutu Badań Medycznych Maxa Plancka, ustalili, że u M. fumariolicum lantan, cer, prazeodym i neodym są kofaktorami utleniającej metanol dehydrogenazy metanolowej (pierwiastki te są potrzebne enzymowi do katalizowania reakcji).

Jak zauważają naukowcy, metale ziem rzadkich nie są wcale rzadkie, bo w skorupie ziemskiej występuje ich więcej niż np. złota czy platyny. Problem polega jednak na tym, że są one stosunkowo równomiernie "rozparcelowane", co oznacza, że wydobycie jest ekonomicznie opłacalne w zaledwie paru miejscach.

W organizmach żywych metale ziem rzadkich są zaś naprawdę rzadkie. Ponieważ nie rozpuszczają się w wodzie, większość organizmów nie może ich wykorzystać w metabolizmie. Tym większe było zaskoczenie mikrobiologów z Radboud University, gdy natknęli się w fumaroli w płytkim kraterze wulkanicznym Solfatara na bakterie, które nie mogą żyć bez niektórych metali ziem rzadkich. M. fumariolicum, bo o nich mowa, czują się najlepiej przy pH wynoszącym od 2 do 5 i przy temperaturze 50-60 st. Celsjusza. Bakterie te tolerują nawet pH równe 1, co odpowiada stężonemu kwasowi siarkowemu.

M. fumariolicum uzyskują energię z metanu. Dysponują enzymem dehydrogenazą metanolową, który z pomocą metalicznych kofaktorów przetwarza metanol pochodzący z rozkładu CH₄.

Podczas badań Holendrzy zauważyli, że M. fumariolicum dobrze sobie radzą wyłącznie w wodzie z fumaroli. Żaden z dodanych pierwiastków śladowych nie prowadził do wzrostu. Analiza składu wody ujawniła, że w oryginalnym środowisku bakterii stężenie metali ziem rzadkich jest 100-1000-krotnie większe od normalnego.

Thomas Barends i Andreas Dietl z Instytutu Badań Medycznych Maxa Plancka przyglądali się trójwymiarowej strukturze dehydrogenazy metanolowej. Stwierdzili, że zamiast wapnia u M. fumariolicum w enzymie występuje inny metal. Nagle wszystko zaczęło pasować. Byliśmy w stanie wykazać, że tajemniczy atom musi być metalem ziem rzadkich. To pierwszy przypadek, gdy odkryto, by pierwiastki ziem rzadkich spełniały taką funkcję - podkreśla Barends.

Metale ziem rzadkich mają nieco większy promień jonowy niż wapń, ale bez problemu go zastępują w roli kofaktora. W łańcuchu aminokwasowym dehydrogenazy wymieniono kilka aminokwasów, by zrobić więcej miejsca dla metali ziem rzadkich. Co istotne, M. fumariolicum pobierają więcej tych pierwiastków, niż potrzebują, co sugeruje, że gdzieś je magazynują.

Analizy genomiczna i proteomiczna wykazały, że opisana wyżej wersja dehydrogenazy jest rozpowszechniona wśród bakterii z wód przybrzeżnych. Bakterie te są prawdopodobnie obecne wszędzie, gdzie występuje wystarczająco dużo piasku, ponieważ piasek jest niemal niewyczerpanym źródłem metali ziem rzadkich - podsumowuje Barends.

« powrót do artykułu

[Astroboy 34]

Chyba kolejna cegiełka w układance dotyczącej początków życia. Przy okazji pytanie do 'chemików'. Wie ktoś, czy polscy fachowcy trzymają się terminu 'kofaktor'? Czy też może próbują jakiegoś rdzenniej brzmiącego terminu?

[dajmon 14]

Jeszcze nie słyszałem, by ktoś w tej konkretnej roli użył słowa "współczynnik". Zawsze co do enzymów naukowcy używają terminu "kofaktor". Taki sam absurd jak z użyciem "kwasica" i "alkaloza". Czemu zwykle kwasicę mówią po polsku, a alkalozę z obcego? Ja staram się być konsekwentny i przynajmniej w jednym zdaniu nie używać nazw zaczerpniętych z różnych źródeł.