Есть конспект?
Пришлите нам!

Биосинтез витамина В12: открыта последняя тайна


 Наконец-то расшифрован последний этап биосинтеза витамина В12, осуществляемый силами одного единственного фермента – BluB. Таким образом разрешилась головоломка, волновавшая ученые умы на протяжении не одного десятка лет.

Витамин В12 (цианокобаламин) жизненно важен – в частности, необходим для усвоения железа. В тканях человека и животных он не образуется, а кишечная микрофлора не способна полностью обеспечить потребность организма в витамине В12. Дополнительным источником его являются только продукты животного происхождения, и строгим вегетарианцам приходится или принимать витамин В12 в таблетках, или страдать от анемии и других последствий гиповитаминоза.

Химическая структура витамина В12 чрезвычайно сложна. За изучение этого необходимого для поддержания здоровья человека вещества получены уже четыре Нобелевских премии, но его химический синтез занимает 70(!) стадий, и в промышленности цианокобаламин получают с помощью микробиологического синтеза. Однако синтез одного из фрагментов его молекулы до недавнего времени оставался загадкой.

В природе витамин В12 синтезируют многие микроорганизмы, в том числе почвенные, живущие в симбиозе с корнями растений.

Ученые Массачусетского технологического института, работающие под руководством профессора Грэхема Уокера (Graham Walker), уже на протяжении более 20 лет занимаются идентификацией мутантных штаммов почвенных бактерий, не способных к симбиозу с растениями. Исследователи установили, что бактерии одного из таких штаммов не способны вырабатывать витамин В12 из-за присутствия в их клетках дефектной формы фермента BluB. Этот фермент катализирует синтез фрагмента молекулы витамина В12, получившего названием DMB, который впоследствии объединяется со вторым, синтезируемым независимо, фрагментом молекулы витамина. По словам Уокера, то, что поиск этого фермента занял так много времени, можно объяснить способностью не имеющих его штаммов синтезировать витамин В12 с помощью альтернативных механизмов.

Одним из самых необычных аспектов катализируемого BluB синтеза является использование в качестве субстрата кофактора – витамина В2. (Кофактор – небелковое химическое соединение, необходимое для проявления максимальной активности многих ферментов.) В процессе реакции молекула витамина В2 расщепляется на два фрагмента, один из которых превращается в DMB. «Каннибализация» кофактора является крайне редким явлением при синтезе биологических веществ. Обычно кофакторы участвуют в реакции, временно удерживая, а затем отдавая электроны, при этом они обычно не расходуются.

На рисунке, сделанном в лаборатории Уокера, представлена ленточная диаграмма фермента BluB, катализирующего синтез DMB – фрагмента молекулы витамина В12. Желтые, красные и голубые участки – это молекулы кофактора, «пожираемые» ферментом.

Детальное изучение структуры и функционирования BluB показало, что синтез DMB осуществляется ферментом в одиночку, без участия каких-либо других соединений.

Однако остается совершенно непонятным, зачем почвенные бактерии синтезируют витамин В12, ведь в нем совершенно не нуждаются ни сами микроорганизмы, ни растения-симбионты. Тем более что в синтез витамина вовлечено более 30 ферментов и, соответственно, генов, что слишком много для бесполезного балласта. Авторы предположили, что синтез соединения обеспечивает способность бактерий противостоять сопротивлению растений в процессе формирования симбиотических комплексов.

По словам Уокера, скорее всего, как это часто случается с результатами фундаментальных исследований, в полной мере важность данного открытия будет оценена только в течение нескольких ближайших лет. Однако он уверен, что со временем для полученных его группой данных найдется множество полезных практических приложений.

По материалам ScienceDaily


Dr.BoT© Konspektiruem.ru