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，但它们也能产生活性氧(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。

为了减少铁的毒性作用，一个名为铁蛋白的蛋白质家族将金属离子解毒并储存在其足球形状的蛋白质外壳中，产生安全但易获取的沉积物，当环境中的铁变得稀缺时，这些沉积物可以被细胞吸收。

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，以发现一种特定海洋细菌中的铁蛋白是如何成功完成这一解毒过程的。

不同寻常的是，细菌产生铁蛋白是对高水平铜的反应，而不是铁。

研究小组发现，铁蛋白和铜之间没有直接的相互作用，但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，它具有增强的直接解毒活性氧的能力，同时实现了其铁的储存和解毒。

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，这种新方式中的铁已经被铜转化为其他铁蛋白，细菌通过产生铁蛋白来控制被置换铁的毒性。这一点特别有趣，因为铁蛋白比其他细菌更像动物体内的铁蛋白。

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体中有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，涉及跨越蛋白质分子的远程电子转移。”

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压力下产生类似的铁蛋白。

该团队现在计划扩大他们的研究，以调查新机制的受欢迎程度。

夏尔勒布朗教授说：“以前研究的铁蛋白，或者一般来说，铁酶不会像新发现的铁蛋白那样发生反应。

“这种新型化学不仅代表了我们对天然抗氧化过程认识的突破，也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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