Сотрудничество между исследователями из Японского агентства по атомной энергии в Токай, Ибараки, Исследовательского центра синхротронного света Кюсю в Саге, Университета Кагосима и Университета штата Флорида, Таллахасси, США, привело к разрешающей способности этого фермента от 1,8 до 2,9 Ангстрем. Команда сообщает, что аномальная дифракция рентгеновских лучей также выявила в белке участки связывания для ионов Sr2 + и Cs +.
Команда продемонстрировала, как они могут локализовать ионы цезия в определенном месте внутри белка даже в присутствии девятикратного молярного избытка ионов натрия, который обычно превосходит любой сайт связывания. Интересно, что присутствие ионов стронция и цезия не снижает активности фермента, определенной с помощью калориметрии изотермического титрования. «Наблюдение за селективным и высокоаффинным сайтом связывания цезия дает важную информацию, которая полезна для создания искусственных сайтов связывания цезия, которые могут быть полезны при биоремедиации радиоактивных изотопов», — поясняет команда.Хорошо известно, что белки галофильных бактерий содержат большое количество кислых аминокислот и поэтому имеют кислую поверхность, которая может взаимодействовать с рядом ионов металлов. В базе данных о белках зарегистрировано двенадцать типов таких ферментов, которые могут связываться с ионами натрия, магния, калия, кальция, железа, цинка, стронция и кадмия.
Действительно, присутствие этих материалов в различных ферментах обычно является предварительным условием их структуры и функциональности. Из-за этого сродства к металлам команда пришла к выводу, что белки галофилов могут быть полезны в качестве молекулярных швабр для отделения драгоценных металлов от смесей или для восстановления, когда ионы токсичных металлов должны быть выборочно извлечены из участка. Более конкретно, белки могут действовать как модели для искусственных реагентов, которые будут использоваться в этом контексте.
Что касается инцидента на Фукусиме, команда объясняет, что большая часть радиоактивного цезия выпала на землю на месте происшествия. Радиоактивность составляет 2,4 петабекерелей (ПБк), и он фиксируется в частицах почвы, содержащих выветрившийся биотит, слюдистый минерал, обнаруженный во многих магматических и метаморфических породах. Большая часть почвы удалена, но вопрос извлечения радиоактивных элементов для безопасного захоронения не решен. Кроме того, почва, которая остается на участке, также загрязнена, и не было продемонстрировано ни одного рентабельного метода извлечения цезия, который проникает из нее в окружающую среду.
Команда предполагает, что белковые абсорбенты, связанные с бета-лактамазой из Chromohalobacter, могут быть разработаны с использованием методов синтетической биологии, наиболее вероятным подходом является создание нативного белка для создания сайта сродства, описанного командой. Затем гены такого агента могут быть преобразованы в новые породы растений, которые можно будет выращивать на этом участке. Благодаря белковым абсорбентам, содержащимся в корнях растений, цезий можно было эффективно извлекать из почвы, собирать растения и безопасно утилизировать их новый радиоактивный груз, оставляя после себя улучшенную почву.
«Хотя удаление цезия является для нас важной темой, общественное признание использования генно-инженерных растений здесь, в Японии, недостаточно, поэтому мы собираемся изменить нашу тему на поиск полезных сайтов для сбора других редких материалов с использованием искусственных белков. получено из структурной информации галофильных белков », — сказал член команды Рёта Куроки.