Πώς τα βακτήρια χτίζουν ένα ένζυμο που καταστρέφει το αέριο γέλιο που αλλάζει το κλίμα

Τα βακτήρια χρησιμοποιούν μια σύνθετη σειρά βημάτων για την κατασκευή ενός ενζύμου που ονομάζεται αναγωγάση οξειδίου του αζώτου (N2OR), το οποίο είναι υπεύθυνο για την καταστροφή του αέριο που αλλάζει το κλίμα (νιτρώδες οξείδιο, N2O). Ακολουθεί μια γενική επισκόπηση της διαδικασίας:

έκφραση γονιδίων:

1. Μεταγραφή DNA :Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την κωδικοποίηση του ενζύμου N2OR μεταγράφονται από το DNA σε μόρια RNA.

2. μετάφραση mRNA :Τα μόρια RNA στη συνέχεια μεταφράζονται σε μια αλυσίδα αμινοξέων, σχηματίζοντας τις πρωτεϊνικές υπομονάδες του ενζύμου Ν2ΟΡ.

Συναρμολόγηση υπομονάδων:

3. πρωτεΐνες συνοδευτικής :Οι πρωτεΐνες συνοδού καθοδηγούν τις μεμονωμένες υπομονάδες πρωτεΐνης για να εξασφαλίσουν ότι διπλώνουν σωστά και συναρμολογούνται στο λειτουργικό σύμπλοκο ενζύμου N2OR.

Ενσωμάτωση συμπατριώτη:

4. ιόντα χαλκού :Τα ιόντα χαλκού είναι ζωτικής σημασίας για τη δραστηριότητα του N2OR. Αυτά τα ιόντα ενσωματώνονται ειδικά στο σύμπλεγμα ενζύμων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συναρμολόγησης.

5. Heme Group :Το Heme, ένα μόριο που περιέχει σίδηρο, ενσωματώνεται επίσης στο σύμπλεγμα N2OR.

Εισαγωγή μεμβράνης:

6. Στόχευση μεμβράνης :Το σύμπλεγμα ενζύμου Ν2ΟΡ απευθύνεται στην κυτταρική μεμβράνη, όπου θα τοποθετηθεί για να αλληλεπιδράσει με το οξείδιο του αζώτου.

7. Ενσωμάτωση μεμβράνης :Το σύμπλεγμα ενζύμου εισάγεται στην κυτταρική μεμβράνη, επιτρέποντάς του να έχει πρόσβαση στα μόρια N2O στο περιβάλλον.

Ενεργοποίηση ενζύμου:

8. μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις :Αφού συναρμολογηθεί και ενσωματωθεί το σύμπλεγμα N2OR στη μεμβράνη, υφίσταται μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις που ενεργοποιούν το ένζυμο.

9. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής :Ειδικές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής εμφανίζονται εντός του συμπλέγματος ενζύμου, δημιουργώντας την απαραίτητη μείωση της ισχύος για τη μετατροπή του N2O σε αέριο αζώτου (N2) και νερό (H2O).

Μείωση οξειδίου του αζώτου:

10. δέσμευση του N2O :Το ένζυμο Ν2ΟΡ συνδέεται με μόρια οξειδίου του αζώτου, σχηματίζοντας ένα σύμπλοκο ενζύμου-υπο-υπομονικού.

11. Καταλυτική αντίδραση :Το ένζυμο καταλύει τη μείωση του N2O, μετατρέποντάς το σε αέριο αζώτου και νερό μέσω μιας σειράς χημικών αντιδράσεων.

12. Έκδοση προϊόντος :Τα μόρια αερίου αζώτου και νερού απελευθερώνονται από το ένζυμο, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία μείωσης του N2O.

Κανονισμός:

13. Μηχανισμοί ανάδρασης :Η παραγωγή και η δραστηριότητα του N2OR ρυθμίζονται στενά για να διατηρήσουν την κυτταρική ομοιόσταση και να ανταποκριθούν στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Οι μηχανισμοί ανατροφοδότησης διασφαλίζουν ότι η δραστηριότητα N2OR προσαρμόζεται κατάλληλα με βάση τη διαθεσιμότητα οξειδίου του αζώτου και άλλων παραγόντων.

Η συνολική διαδικασία κατασκευής και ενεργοποίησης του ενζύμου N2OR είναι ένα εξελιγμένο παράδειγμα κυτταρικών μηχανημάτων στην εργασία, επιτρέποντας στα βακτήρια να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην άμβλυνση του αντίκτυπου του αέριο γέλιο που αλλάζει το κλίμα στο περιβάλλον.