Научници од Универзитетот Рицумејкан открија како една бактерија го користи елементарниот сулфур за создавање енергија во средина без кислород. Клучна улога има досега недоволно проучен ензим наречен MccSep.
Бактеријата Geobacter sulfurreducens го користи елементарниот сулфур како краен примател на електрони при анаеробното дишење, при што се создава сулфид. За разлика од некои други микроорганизми, таа не може на ист начин да ги користи сулфатот, тиосулфатот или сулфитот.
MccSep припаѓа на групата мултихемски цитохроми c — протеини што пренесуваат електрони во процесите на клеточното дишење. Ензимот содржи пет хемски групи со железо, а во неговата структура е пронајден и селенoцистеин, ретка аминокиселина во која селенот го заменува сулфурот.
Истражувањето покажало дека селеноцистеинот се создава благодарение на посебно „препрочитување“ на кодонот UGA. Тој кодон вообичаено означува стоп-сигнал за синтеза на протеини, но во генот за MccSep добива поинакво значење и овозможува вградување на селеноцистеин.
Кристалографската анализа открила необична активна структура околу втората хемска група. Хистидин и цистеин се поврзани со хемот, додека селеноцистеинот се наоѓа во непосредна близина. Кога истражувачите ги замениле цистеинот или селеноцистеинот со други аминокиселини, способноста на ензимот да ги редуцира полисулфидите значително се намалила.
Врз основа на резултатите, тимот предложил механизам во кој селеноцистеинот го започнува процесот на редукција на полисулфидите, заедно со соседниот цистеин и хемската група. Така се создава уникатен каталитички центар со селен, сулфур и хем, додека останатите хемски групи во протеинот ги пренесуваат електроните потребни за продолжување на реакцијата.
Слични протеини со соодветни остатоци на селеноцистеин или цистеин биле пронајдени во повеќе од 600 бактериски геноми, вклучувајќи и микроорганизми од различни водни средини. Тоа укажува дека овој механизам можеби е широко распространет, но неговата функција кај другите бактерии допрва треба експериментално да се потврди.
Наодите, објавени во списанието Science Advances, можат да помогнат во подоброто разбирање на природниот циклус на сулфурот и селeнот. На долг рок, тие би можеле да придонесат и за развој на биокатализатори, еколошки мониторинг и попрецизни биогеохемиски модели.
