Líffræðifélag Íslands - biologia.is
Líffræðiráðstefnan 2019
Erindi/veggspjald / Talk/poster V76
Höfundar / Authors: Kalman Christer
Starfsvettvangur / Affiliations: Lífvísindasetur Háskóla Íslands
Kynnir / Presenter: Kalman Christer
Lífræn niturbinding er eitt af grundvallarferlum lífkerfa, en jafnframt eitt það orkukræfasta. Nitur er byggingarefni margra lífrænna sameinda, meðal annars amínósýra og niturbasa sem eru nauðsynlegar fyrir byggingu próteina og erfðaefnis.
Nítrógenasar eru flokkur ensíma sem bera líklega ábyrgð á allri lífrænni niturbindingu á Jörðinni. Þeim er gjarnan skipt í þrjá flokka eftir eiginleikum; mólybdenum-háðir nítrógenasar (eða MoFe), vanadíum-háðir nítrógenasar (eða VFe) og nítrógenasar með járni einvörðungu (FeFe).
Nítrógenasar eru tjáðir í mörgum gerðum baktería, en meðal þeirra er ættkvísl blágrænubaktería (Nostocales). Þessar bakteríur hafa sérhæfðar frumur (heterocyst) sem geta bundið nitur. Nítrógenasar eru óvirkjaðir af súrefni en heterocyst frumur eru meðal annars sérhæfðar til að takmarka styrk súrefnis í umfrymi sínu. Þetta gerir þeim kleift að binda nitur án þess að nítrógenasinn óvirkist. Annað sem einkennir heterocyst frumur er sérstök gerð himnu (býkúpuhimnur eða honeycomb membranes) við skaut frumunnar sem snúa að aðlægum frumum.
Nýlega fannst hneppi á svokölluðum aminoacyl-tRNA synthetösum í blágrænubakteríum sem festir próteinið á þessar býkúpuhimnur. Einnig var hægt að festa GFP (Green fluorescent protein) á þessar himnur með því að tengja GFP við þetta hneppi. Hneppið var kallað CAAD-hneppi (Cyanobacterial Aminoacyl-tRNA synthetase Appended Domain).
Hópur innan Háskóla Íslands uppgötvaði nýlega að CAAD-hneppið er einnig áfast VFe nítrógenasa í ákveðnum stofnum blágrænubaktería. Þetta þótti áhugavert í ljósi þess að býkúpuhimnur geta framleitt mikið af ATP og hafa mikinn þéttleika rafeindaflutnings-próteina sem nauðsynleg eru til að keyra orkufrek ensímhvörf nítrógenasa.
Ef til vill tengir CAAD-hneppið VFe nítrógenasa við býkúpuhimnur heterocyst fruma og eykur þannig virkni ensímsins með því að staðsetja það nálægt uppsprettu orkunnar sem þarf til að knýja niturbindingu.