Un team di scienziati dell'Università dell'East Anglia (UEA) ha sviluppato un nuovo modo per ottenere informazioni precedentemente inaccessibili sulle funzioni di un gruppo di proteine essenziali.
Molte proteine contengono un cofattore, un componente aggiuntivo spesso cruciale per la funzione della proteina. I cluster ferro-zolfo sono cofattori proteici che svolgono ruoli essenziali in un'ampia gamma di processi tra cui la respirazione, fotosintesi, e replicazione/riparazione del DNA.
Le proteine del cluster ferro-zolfo svolgono anche ruoli chiave nel rilevamento del cambiamento ambientale, consentendo ai batteri di attivare una risposta adattativa. Questo è fondamentale per la loro sopravvivenza, per esempio negli agenti patogeni che cercano di eludere il sistema immunitario umano. I cluster ferro-zolfo sono reattivi e fragili, rendendoli difficili da lavorare, e le loro proprietà funzionali sono spesso complesse.
I ricercatori UEA hanno sviluppato un nuovo metodo per studiare questi delicati cluster ferro-zolfo basato sulla spettrometria di massa, una tecnica avanzata in grado di identificare le proteine misurandone la massa con grande precisione.
Nelle comuni applicazioni delle scienze della vita della spettrometria di massa, le proteine studiate sono in uno stato dispiegato e qualsiasi informazione sui cofattori è persa. Il team ha sviluppato modi per mantenere le proteine del cluster ferro-zolfo in uno stato ripiegato con il cluster legato durante l'esperimento di spettrometria di massa, e di monitorarne la reattività in tempo reale.
FNR è una proteina contenente cluster ferro-zolfo che funziona come un sensore di ossigeno (O2). È fondamentale per la capacità di batteri come E. coli di "respirare" in assenza di O2 e subisce un complesso processo di conversione dei cluster quando è presente O2. Questo abolisce la sua capacità di legare il DNA permettendogli di regolare l'attivazione degli enzimi che utilizzano l'O2 per la respirazione e di spegnere quelli che non possono.
Utilizzando il loro approccio di spettrometria di massa, i ricercatori sono stati in grado di rilevare per la prima volta tutti i componenti della reazione contemporaneamente, fornendo dettagli senza precedenti del processo di conversione.
Prof Nick Le Brun della Scuola di Chimica dell'UEA, che guidava la squadra, ha dichiarato:"Questo lavoro dimostra l'eccitante potenziale della spettrometria di massa per fornire un livello di conoscenza di questo cofattore comune che in precedenza non era possibile.
"La capacità di 'vedere' e distinguere chiaramente tutte le specie che reagiscono in questo processo allo stesso tempo è estremamente vantaggiosa. Data l'importanza e la natura onnipresente delle proteine del cluster ferro-zolfo, la metodologia che abbiamo sviluppato promette di avere un'applicazione diffusa in ulteriori ricerche su sistemi che coinvolgono interazioni e reazioni di cofattori proteici, in particolare con piccole molecole come O2, monossido di azoto, azoto e idrogeno."
