Descubrimiento de una proteína inusual
Los científicos de Bremen descubren una proteína inusual que desempeña un papel importante en el ciclo del nitrógeno de la Tierra. El nuevo citocromo que contiene heme está implicado en el proceso anammox, que es responsable de producir la mitad del gas dinitrógeno en la atmósfera e importante en la regulación de los gases de efecto invernadero.
Uno de los biorreactores que Kartal y sus colegas usaron para cultivar células de K. stuttgartiensis en el laboratorio.
Boran Kartal
El nitrógeno es un componente esencial de la vida. Por ejemplo, se requiere para la producción de proteínas. Boran Kartal, jefe del grupo de Fisiología Microbiana del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen, estudia los microorganismos recicladores de nitrógeno, que controlan la biodisponibilidad de este recurso vital. Una parte particularmente interesante del ciclo del nitrógeno es el proceso anammox, abreviatura de oxidación anaeróbica del amonio. Aquí, el nitrito o el óxido nítrico y el amonio se convierten directamente en gas dinitrógeno. Ahora Kartal y sus colegas descubrieron una proteína involucrada en el proceso de anammox que podría tener algunas sorpresas.
Demasiado inusual para ser notado hasta ahora
Esta proteína, un citocromo que contiene heme, participa en la conversión de amonio y óxido nítrico en hidracina. "Las proteínas hemo tienen funciones profundas en la vida, como la hemoglobina en nuestra sangre que transporta el oxígeno. Las estructuras del hemo en general se asemejan a una telaraña con un átomo de hierro en el centro. A lo largo del árbol de la vida, podemos reconocer dónde se une esta telaraña al resto de una proteína a partir de un patrón formado típicamente por cinco aminoácidos", explica Kartal. "Sorprendentemente, la proteína que descubrimos tiene una estructura muy inusual e inesperada. Forma este patrón con sólo cuatro aminoácidos, y por lo tanto fue pasado por alto en los estudios hasta ahora".
Reducción de los gases climáticamente activos
La nueva proteína está en el centro de un proceso muy emocionante y relevante. Las bacterias Anammox sólo producen nitrógeno atmosférico (N2) a partir de nitrito u óxido nítrico (NO) y amonio, como mostró Kartal anteriormente. A diferencia de muchos microorganismos, no convierten el óxido nítrico en el gas de efecto invernadero óxido nitroso (N2O). En consecuencia, cada molécula de NO que se transforma en N2 en lugar de N2O es una molécula menos que se suma al cambio climático. Las bacterias Anammox reducen la cantidad de NO disponible para la producción de N2O y, por lo tanto, la cantidad de gas de efecto invernadero liberado.
Un patrón sorprendentemente común
Teniendo en cuenta esta relevancia, Kartal y sus colegas llevaron a cabo una búsqueda en una base de datos para investigar qué tan extendidas están en la naturaleza las proteínas con el nuevo patrón descubierto. "Sorprendentemente, este patrón es muy común", dice Kartal. Las proteínas con el patrón de cuatro aminoácidos están presentes en una gran variedad de microorganismos a través de los dominios bacteriano y arqueológico. "Se encuentra en muchos grupos diferentes de microorganismos como los metanotrópicos, que viven del metano, y los degradadores de metales", continúa Kartal.
El potencial total de las proteínas con el patrón de cuatro aminoácidos está completamente inexplorado. "En la bacteria anammox, se encuentra en una proteína que transporta electrones." Kartal dice: "En otros organismos este patrón puede conferir propiedades especiales a las proteínas en las que se encuentra. Esto es definitivamente algo para investigar más a fondo."
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