Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara NAIST, Nara, Japón, en avances científicos informa la estructura cristalina de YeeE, una proteína de membrana que permite a las bacterias absorber el tiosulfato del ambiente para sintetizar la L-cisteína. La estructura revela que YeeE tiene una forma característica de reloj de arena que da como resultado un mecanismo sofisticado para la absorción, proporcionandoinformación fundamental que podría reducir considerablemente los costos de producción de cisteína en la industria.
La mayoría de la gente sabe que el agua está hecha de átomos de hidrógeno y oxígeno, y que los compuestos de carbono se encuentran en toda la vida en la tierra. Sin embargo, otros elementos como el azufre también son indispensables para la vida, y las moléculas a base de azufre como la L-cisteína son esenciales paramuchas de nuestras proteínas. La L-cisteína también es comercialmente importante, ya que es muy utilizada por las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica.
"En la naturaleza, la L-cisteína es producida por microorganismos que recolectan azufre inorgánico en el suelo. Si la secreción y eficiencia de producción de L-cisteína por microorganismos puede mejorarse drásticamente, este procedimiento será superior a los métodos existentes, como enla producción de ácido glutámico por Corynebacterium glutamicum ", dice el profesor NAIST Tomoya Tsukazaki, experto en biología estructural.
Las bacterias pueden absorber iones sulfato y tiosulfato del medio ambiente para sintetizar L-cisteína. La eficiencia de la síntesis a partir del tiosulfato es mayor debido a que hay menos pasos de reacción química. Para examinar qué proteínas son cruciales para la absorción de tiosulfato, los investigadoresrealizó una serie de estudios genéticos, encontrando YeeE.
Para comprender cómo YeeE se adapta físicamente al transporte, los investigadores descubrieron estructuras cristalinas de YeeE que revelaron un pliegue sin precedentes que formaba una forma de reloj de arena.
"Tanto la superficie interna como la externa de YeeE están indentadas hacia el centro. Creemos que esta forma es crucial para iniciar la captación y conducir el tiosulfato", explica el Dr. Yoshiki Tanaka, primer autor del estudio.
Las simulaciones de dinámica molecular implicaron que la absorción se produce al pasar el ión tiosulfato a través de tres sitios clave en la estructura YeeE. En el modelo, el primer sitio atrae un ión tiosulfato a la superficie cargada positivamente. Luego, mediante enlaces de hidrógeno tipo SHS, YeeE pasael ion a los otros dos sitios y en el citoplasma sin sufrir cambios conformacionales importantes.
Este mecanismo de captación es bastante inusual entre los transportadores de membrana según Tanaka.
"Hay mucho menos movimiento en comparación con los transportadores que tienen estructuras orientadas hacia adentro y hacia afuera o usan movimientos de paquetes oscilantes. YeeE no está diseñado estructuralmente para usar estos otros mecanismos", dice.
Tsukazaki agrega que el nuevo mecanismo expande nuestro conocimiento del transporte de nutrientes a una célula, conocimiento que puede ser explotado con fines industriales.
"Se sabe comparativamente poco acerca de la familia de proteínas de transporte YeeE. A través de más estudios de la estructura para la absorción y modificaciones genéticas, podríamos diseñar artificialmente 'super' YeeE que mejoren la productividad de L-cisteína a través de una alta absorción de tiosulfato"él dice.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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