Evolución de una nueva enzima para la conversión de disulfuro de carbono por un arqueónon ácido-termófilo

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Enzimología Enzimología.
• Biología extremófila Biología extremófila.

Sus antecedentes:

• Los organismos extremófilos poseen enzimas únicas para vías metabólicas especializadas.
• Las arqueas termofílicas amantes del ácido en solfataras volcánicas utilizan compuestos de azufre reducido como H2S y CS2 para obtener energía.
• La oxidación de estos compuestos de azufre genera las condiciones altamente ácidas características de las solfataras.

Objetivo del estudio:

• Aclarar la estructura, el mecanismo y los orígenes evolutivos de una hidrolasa de disulfuro de carbono (CS2) de la cepa hipertermófila Acidianus A1-3.3.
• Para entender cómo esta enzima evolucionó para procesar específicamente CS2 en un entorno extremo.

Principales métodos:

• Análisis estructural de la hidrolasa CS2.
• Pruebas bioquímicas para determinar la actividad enzimática y la especificidad del sustrato.
• Genómica comparativa y análisis evolutivo de la enzima y su gen.

Principales resultados:

• El monómero de la hidrolasa CS2 exhibe un pliegue de anidrasa beta-carbónica, pero carece de actividad de CO2.
• Una inusual estructura de catenana hexadecámara con grandes brazos terminales forma un túnel hidrofóbico único.
• Este túnel actúa como un filtro de especificidad, permitiendo la unión selectiva e hidrólisis del CS2 hidrofóbico.
• Las secuencias de transposones que rodean el gen sugieren que la transferencia horizontal de genes facilitó su adquisición.

Conclusiones:

• La hidrolasa CS2 representa una evolución divergente de las antiguas anidrasas beta-carbónicas.
• Su estructura única, particularmente el túnel hidrofóbico, dicta la especificidad del sustrato para CS2.
• La transferencia horizontal de genes jugó un papel en la evolución de esta enzima crucial para el metabolismo de CS2 en los extremófilos.