Pingpong metionin

Oksidacija bakterijskih proteinov je eden izmed odzivov imunskega sistema za zatiranje bakterijskih okužb, bakterije pa so proti oksidaciji proteinov razvile tudi obrambne mehanizme. Eden izmed takšnih je proces redukcije aminokisline metionin sulfoksida, s čimer popravijo škodo zaradi delovanja imunskega sistema. Urugvajsko-argentinska raziskovalna skupina je v nedavni raziskavi preučila mehanizem bakterijskega encima metionin sulfoksid reduktaze A. Ta oksidirane aminokisline v proteinih reducira nazaj in tako proteine povrne v delujoče stanje. Svojo raziskavo so objavili v reviji Biochemistry.

Encimi so proteini, ki pospešijo kemijske reakcije v celicah. Sestavljeni so iz zaporedja manjših molekul, ki jih imenujemo aminokisline. Ena izmed aminokislin je metionin. Ta vsebuje žveplov atom, zaradi kemijske narave žveplovega atoma pa se lahko nanj v prisotnosti oksidantov veže kisikov atom. Metioninu z vezanim kisikom pravimo metionin sulfoksid. Delovanje encimov je zaradi oksidacije spremenjeno. 

Povzročiteljica tuberkuloze, bakterija Mycobacterium tuberculosis, se pred oksidativnim stresom, ki ga povzroči imunski sistem, brani z redukcijo oksidiranih aminokislin v proteinih. Oksidanti povzročijo oksidacijo aminokisline metionin v metionin sulfoksid, ki pa ga z encimom metionin sulfoksid reduktazo reducira v prvotno biološko aktivno obliko. Raziskovalci in raziskovalke so s kombinacijo laboratorijskih eksperimentov in računalniških simulacij pojasnili mehanizem pretvorbe oksidiranega metionina nazaj v reducíran metionin v encimu metionin sulfoksid reduktaza A pri bakteriji Mycobacterium tuberculosis. Ugotovili so, da so energijska stanja vmesnih produktov drugačna, kot je opisano v literaturi. 

Z meritvami spremembe fluorescence encima je raziskovalna skupina ugotovila, da se encim med reakcijo redukcije metionin sulfoksida prehodno oksidira, saj encim fluorescira z različno intenziteto glede na oksidacíjsko stanje. Proces redukcije poteka prek dveh vmesnih intermediatov, kjer na koncu nastane disulfidni mostiček, ki encim deaktivira. Takšnemu mehanizmu pravimo »pingpong« mehanizem, saj oksidirani metionin kemijsko spremeni encim, nato pa se ta povrne v prvotno stanje prek drugega encima.

Znanstveniki in znanstvenice so odkrili tudi pomembno vlogo aminokisline histidina v aktivnem mestu encima. Histidin ima med oksidacijo encima ključno vlogo pri prenosu protonov iz encima na metionin sulfoksid, simulacije so namreč pokazale ugodne termodinamske lastnosti njihovega prenosa. Raziskovalna skupina je preverila, ali se histidin pojavlja tudi pri drugih vrstah metionin sulfoksid reduktaz. Ugotovila je, da je histidin prisoten le pri četrtini vrst metionin sulfoksid reduktaz, zato opozarja, da je za potrditev hipoteze o prenosu protonov prek histidina potrebnih več raziskav. 

Z aminokislinami bo pingpong igral Luka.

Vir naslovne slike: kolaž fotografij z licenco Creative Commons