Биохимия и аналитическая биохимия

Абстрактный

Стабильность галофильных белков в гиперсоленом рассоле: [2Fe-2S] ферредоксин как парадигма

Амал К Бандйопадхай

Помимо нормальной или мезофильной среды, организмы встречаются в условиях экстремальной солености и других агрессивных средах на Земле. Экстремальные галофилы процветают как чистая культура в своих естественных средах насыщенной соли, в которых другие микробы не могут расти. В ходе эволюции эти микроорганизмы развили специализированные транспортные устройства для решения проблемы осморегуляции. В результате весь их биохимический аппарат начал функционировать в этой высокосоленой рассоловой ситуации, которую мезофилы не могут выдержать. Таким образом, в течение последних пятидесяти лет проводятся интенсивные исследования для понимания солезависимых свойств этих белков и ферментов. Ферредоксин — это небольшой растворимый белок, который функционирует как переносчик электронов в реакциях декарбоксилирования в цитоплазме совместно с оксидоредуктазой. Два его представителя из Halobacterium marismortui (HmFd) и Halobacterium salinarum (HsFd) широко изучаются. Атомные структуры HmFd и HsFd показывают, что адаптация гало в значительной степени опосредована гиперкислотным вставленным доменом длиной около 24 остатков в N-концевой области. С помощью разработанных экспериментов по кинетике и термодинамике было продемонстрировано, что HsFd действительно адаптировался в высокой соли и требует ≥1,5 М соли для сохранения своей общей структурной целостности. В то время как неспецифический электростатический эффект действует при ≤0,25 М соли, более высокая соль способствует образованию солевого мостика и гидрофобной стабильности. В промежуточной соли, где действуют эффекты Хофмейстера специфических ионных взаимодействий, HsFd образует гидрофобный коллапсированный промежуточный продукт, структурные свойства которого отличаются от его нативного состояния в насыщенных солях. Таким образом, интуитивно, HsFd в своем нативном состоянии, по-видимому, проявляет пост-Хофмейстеровский эффект в том, что может происходить широкая модуляция третичных взаимодействий.