Unikátní typ vazby enzymu bilirubin oxidáza je zásadní pro rozvoj biotechnologických aplikací
Tiskové zprávy — 10.10.2019

Unikátní typ vazby enzymu bilirubin oxidáza je zásadní pro rozvoj biotechnologických aplikací

Zvýšená hladina bilirubinu - odpadního produktu metabolismu červených krvinek - v krvi může být symptomem onemocnění jater, jako jsou cirhóza a hepatitida nebo onemocnění žlučovodů.

V medicíně se pro stanovení množství bilirubinu používá protein bilirubin oxidáza z parazitické houby Myrothecium verrucaria, který s bilirubinem silně reaguje. Při reakci dochází k odebrání elektronů od bilirubinu a jejich transportu přes síť iontů mědi k molekule kyslíku, která je přeměněna na dvě molekuly vody. Kromě bilirubinu je tento enzym vysoce reaktivní také s jinými typy modifikovaných organických i anorganických molekul (substrátů), a to v různě kyselých prostředích. Proto se enzym těší pozornosti jak v oblasti textilního průmyslu (při odbarvování textilu a ekologické degradaci textilního odpadu) či v dřevozpracujícím průmyslu (při rozkladu dřevní buničiny). V poslední době je středem zájmu především v nanotechnologiích, konkrétně ve výzkumu a konstrukci biopalivových článků a biosenzorů, kde má díky schopnosti efektivního přenosu elektronů uplatnění jako biokatalyzátor. Nicméně, bilirubin oxidáza není zajímavá pouze z pohledu aplikace, ale také z pohledu vlastní stavby a složení. V nedávné době u ní byl objeven zcela nový druh chemické vazby, velmi nezvyklý pro proteiny. Jde o vazbu mezi uhlíkem postranního řetězce aminokyseliny tryptofan a dusíkem aminokyseliny histidin. Jedná se o jedinečný výskyt takovéto vazby právě u bilirubin oxidázy.

Přestože se studiem bilirubin oxidázy zabývají různé laboratoře po celém světě, nebylo dosud objasněno, která část její struktury se podílí na interakci substrátů, přenosu elektronů od substrátu k iontům mědi a jaká je přesně funkce nově objevené vazby. Laboratoř struktury a funkce biomolekul Biotechnologického ústavu Akademie věd České Republiky pod vedením Ing. Jana Dohnálka, PhD. se zaměřila na zodpovězení těchto otázek. Rozsáhlý vědecký výzkum vedl k odhalení místa navázání substrátů, které se nachází v blízkosti nově objevené vazby. Ukazuje se, že tato vazba hraje roli při interakci se substrátem, ale chová se selektivně vůči různým typům látek, a to v závislosti na kyselosti prostředí. Bylo prokázáno, že odstranění vazby vede k deaktivaci proteinu vůči určitým typům látek. Díky identifikaci místa navázání substrátu byla odhalena i možná cesta transportu elektronů od substrátu k iontům mědi.

Tato zjištění a především výsledky spojené s odstraněním unikátní vazby mají zásadní význam, zejména pro vývoj nových nanomateriálů.

Více je možné se dozvědět zde:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-50105-3

Tiskové zprávy — Další články