Сине-зеленые водоросли (также известные как цианобактерии) обладают сверхспособностями, которые, вероятно, помогают им быть очень успешными в качестве захватчиков водных путей. Они обладают необычайной способностью запасать энергию и азот в своих клетках на случай необходимости. Но как именно они это делают, остается лишь частично понятным.

Теперь исследователи из Университета Макгилла и их сотрудники из ETH Zurich обнаружили интригующую, до сих пор неизвестную способность ферментов (известных как цианофицинсинтетазы), которые активны в создании этих запасов пищи. Их результаты, описанные в недавней статье в Nature Communications, не только удивительны с научной точки зрения, но и приближают нас к возможности использовать эти экологически чистые полимеры для всего: от бинтов до биоразлагаемых средств против образования накипи и корма для животных.

Ферменты, такие как цианофицинсинтетазы (называемые ферментами-полимеразами, потому что они синтезируют длинные цепи полимеров), обычно требуют праймеров в форме коротких «стартовых цепей», чтобы начать сборку длинных цепей. Полимеразы действуют как катализаторы для широкого спектра биологических функций, от запуска процесса репликации РНК и ДНК до превращения глюкозы в гликоген как способ запасания энергии для последующего использования. Считалось, что синтетазам цианофицина из многих различных цианобактерий нужны праймеры, как и всем другим полимеразам, но затем исследователи обнаружили кое-что новое.

Мы работали с несколькими цианофицинсинтетазами и обнаружили, что одной из них не нужно было давать праймер. После трех лет экспериментов, пытаясь выяснить, почему нет, мы обнаружили, что эта цианофицинсинтетаза имеет внутри скрытый реакционный центр, который расщепляет связи между аминокислотами, а не связывает аминокислоты, что является основной работой этой полимеразы».

Итай Шарон, ведущий автор, аспирант McGill в области биохимии

В отличие от всех известных полимераз

Исследователи обнаружили, что цианофицинсинтетаза может медленно производить чрезвычайно небольшое количество длинных цианофициновых полимеров в отсутствие праймера, который недавно открытый реакционный центр расщепляет на множество коротких цепей, которые затем используются в качестве праймеров для быстрой полимеризации.

«Мы называем цианофицинсинтетазу «ферментом швейцарского армейского ножа», — говорит Мартин Шмейнг, автор-корреспондент и директор Центра исследований структурной биологии Макгилла. , самодостаточная полимеризационная машина».

«Что делает его еще более особенным, так это то, что эти полимеразы изучались многими исследователями в течение десятилетий и десятилетий. Никто, включая нас, не замечал этого раньше!»