Un batterio oceanico ha fornito nuove informazioni su come le cellule si proteggono dagli effetti tossici degli ioni metallici come ferro e rame, nella ricerca condotta dall'Università dell'East Anglia (UEA).

Sebbene essenziale per la vita, gli ioni metallici possono anche generare specie reattive dell'ossigeno (ROS) - molecole altamente reattive che danneggiano le cellule mentre cercano di formare legami con altre molecole.

Negli umani, le specie reattive dell'ossigeno sono legate all'invecchiamento e anche a malattie come il cancro.

Per ridurre gli effetti tossici del ferro, una famiglia di proteine ​​chiamate ferritine disintossicano e immagazzinano gli ioni metallici all'interno del loro guscio proteico a forma di calcio, generando un deposito sicuro ma accessibile a cui può attingere la cellula quando il ferro nell'ambiente diventa scarso.

Lavorando con i ricercatori dell'Università dell'Essex e dello Scripps Institute in California, il team dell'UEA ha scoperto come una ferritina in un particolare batterio marino riesca a svolgere questo processo di disintossicazione.

insolitamente, il batterio produce la ferritina in risposta ad alti livelli di rame, non ferro.

Il team ha scoperto che non c'era interazione diretta tra la ferritina e il rame, ma invece la ferritina ha catalizzato un nuovo tipo di reazione tra ossigeno e ferro. Questo ha generato una forma di ferritina che ha una maggiore capacità di disintossicare direttamente i ROS, mentre svolge anche i suoi ruoli di stoccaggio del ferro e disintossicazione.

Prof Nick Le Brun, dalla Scuola di Chimica dell'UEA, ha dichiarato:"Crediamo che il ferro coinvolto in questo nuovo percorso sia stato sostituito da altre proteine ​​contenenti ferro dal rame, e il batterio gestisce la tossicità del ferro spostato producendo la ferritina. Ciò è di particolare interesse perché la ferritina coinvolta assomiglia più a quella degli animali che di altri batteri".

Questo tipo di processo non è stato precedentemente individuato dagli scienziati e conferma che ci sono molti diversi meccanismi di ferritina all'opera in diversi organismi.

Dott.ssa Dima Svistunenko, dell'Università dell'Essex, disse:"La chimica tra ferro e O2, che genera ROS dannosi, è stato studiato in molti sistemi, e questo include un numero di ferritine da una serie di organismi. Ma, qui, abbiamo visto una reattività del tutto nuova, indicando un processo di disintossicazione senza precedenti che coinvolge il trasferimento di elettroni a lungo raggio attraverso la molecola proteica".

Una ricerca nei database genomici effettuata dal team ha anche rivelato che molti altri batteri marini simili possono produrre ferritine simili in condizioni di stress.

Il team ora prevede di espandere la propria ricerca per indagare su quanto sia diffuso il nuovo meccanismo.

"Nessuna delle ferritine precedentemente studiate, o addirittura gli enzimi del ferro in generale, reagire nel modo in cui fa questa ferritina appena scoperta, " ha detto il professor Le Brun.

"Questa nuova chimica non rappresenta solo una svolta per la nostra comprensione dei processi antiossidanti naturali, rivela anche nuove possibilità per futuri biocatalizzatori ingegnerizzati che potrebbero, Per esempio, trovare impiego nello sviluppo di farmaci".

"La reazione di O2 con una proteina di-ferro genera un centro Fe2+/Fe3+ misto valente e perossido" è pubblicato in PNAS il 14 gennaio, 2019.