Ученые из Университета Неймегена (Нидерланды) открыли фермент, имеющий ранее не наблюдавшуюся в биологии структуру катенана — двух сцепленных молекулярных циклов.

Простая (A) и двухцикловая структура (В) CS2-гидролазы — гексадекамерный катенан     
Структуру катенана можно изобразить в виде двух колец, сцепленных друг с другом     

Микробиолог Майк Джеттен (Mike Jetten) специализируется на поиске неизвестных видов бактерий и архей, использующих в свое метаболизме необычные химические реакции. В 2011 году в грязевых озерцах, образованных вулканическими сольфатарами в Италии, он обнаружил примитивный вид архей, получающих энергию, преобразуя с помощью фермента CS2-гидролазы сероуглерод в сероводород и углекислый газ. Анализ структуры этого фермента показал, что она имеет две изомерных формы: простую — циклическую и необычную — структуру из двух продетых друг в друга молекулярных колец — так называемый гексадекамерный катенан.

Сцепленные циклы вызвали особый интерес ученых. Подобные структуры в биологии до этого никем не наблюдались. Химик Жасмин Мечинович (Jasmin Mecinovic) решил проверить, не является ли обнаруженная «сцепленность» артефактом экспериментов. Для этого он измерял отношение количеств одинарных и двойных циклов в растворе фермента с очень низкой концентрацией. Если двойные циклы являлись артефактными, то они должны были исчезнуть в таком растворе, так как вероятность случайного «наложения» циклов друг на друга в нем очень мала. Оказалось, что отношение сохранятся неизменным независимо от концентрации. Мечинович повторил эксперимент, используя три различные технологии: эксклюзионную хроматографию, многоугловую лазерную фотометрию и масс-спектрометрический анализ. Полученные результаты подтвердили друг друга — сцепленные циклы CS2-гидролазы в действительности существуют.

С какой целью природа создала такой необычный белок, пока остается неясным. Возможно, эта форма возникла в результате эволюции и имеет какие-то преимущества по сравнению с простой циклической структурой катализатора. Но не исключено, что она появилась в результате случайного стечения обстоятельств.

По сообщению Radboud Universiteit Nijmegen