海洋细菌揭示有毒金属的控制

在东安格利亚大学(UEA)的研究中，海洋细菌为细胞如何保护自己免受铁和铜等金属离子的毒性影响提供了新的见解。

虽然金属离子对生命至关重要，但它们也会产生活性氧(ROS)——高活性分子，当它们试图与其他分子形成键时，会破坏细胞。

在人类中，活性氧与衰老和癌症等疾病有关。

为了降低铁的毒性作用，一系列被称为铁蛋白的蛋白质可以解毒，并在其足球形状的蛋白质外壳中储存金属离子，产生一种安全但容易获得的沉积物，当环境中的铁变得稀缺时，它可以被细胞吸收。

UEA团队与来自埃塞克斯大学和加州斯克里普斯研究所的研究人员合作，发现了一种特定海洋细菌中的铁蛋白如何成功地执行这一解毒过程。

不同寻常的是，这种细菌对高水平的铜而不是铁产生铁蛋白。

研究小组发现，铁蛋白和铜之间没有直接的相互作用，而铁蛋白催化了氧和铁之间的新反应。这产生了一种形式的铁蛋白，其具有增强的直接解毒ROS的能力，同时还具有铁储存和解毒作用。

东安格利亚大学化学学院的尼克夏尔勒布朗教授说，“我们认为，这种新方法中涉及的铁已经被铜转化为其他铁蛋白，细菌可以通过产生铁蛋白来控制被置换的铁的毒性。这特别有趣，因为铁蛋白的参与比其他细菌更类似于动物体内的铁蛋白。”

这种类型的过程以前没有被科学家发现，并且已经证实在不同的生物中存在许多不同的铁蛋白机制。

埃塞克斯大学的马頔斯维斯顿科博士说：“铁和氧化物之间产生有害活性氧的化学反应已经在许多系统中进行了研究，包括来自一系列生物体的许多铁蛋白。然而，在这里，我们看到反应性是全新的，指向一个前所未有的解毒过程，涉及跨蛋白质分子的长程电子转移。”

该团队对基因组数据库的搜索还发现，许多其他类似的海洋细菌可能在应激条件下产生类似的铁蛋白。

该团队现在计划扩大他们的研究，调查这种新机制的受欢迎程度。

“以前已经研究过的铁蛋白，或者一般来说，铁酶不像新发现的铁蛋白那样反应，”夏尔勒布朗教授说。

“这种新型化学不仅代表了我们对天然抗氧化过程理解的突破，还揭示了未来工程生物催化剂的新可能性。例如，它可以用于药物开发。”

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