Stop een extra aminozuur in de gereedschapskist van een bacterie en ze kan haar eiwitten beter hittebestendig maken. In JACS wekt Scripps Research-ceo Peter Schultz de indruk dat de evolutie enigszins nalatig is geweest is.

Zijn onderzoek draaide om homoserine O-succinyltransferase, afgekort metA. Dit enzym bepaalt bij welke temperatuur een organisme, in elk geval E.coli, nog kan groeien. Wanneer je daar boven komt, begint het namelijk zo’n beetje als eerste te denatureren. In de praktijk ligt de grens even beneden de 44 °C.

Schultz wijzigde het eiwitsynthesemechanisme van E.coli dusdanig dat het een willekeurig aminozuur in metA (en kennelijk alleen dáárin) kon vervangen door p-benzoylfenylalanine (pBzF), een ‘noncanoniek’ aminozuur dat in natuurlijke eiwitten niet voorkomt. Hij bouwde zo een bibliotheek op van coli’s met pBzF op wisselende plekken. En vervolgens keek hij welke daarvan een verblijf in de broedstoof bij 44 °C overleefden.

Het meeste effect bleek dit ‘21ste aminozuur’ te scoren op plaats 21 in de keten, waar normaal gesproken ‘gewone’ fenylalanine zit. De gemeten ‘smelttemperatuur’ van metA, die verband houdt met de denaturering, stijgt hierdoor met maar liefst 21 °C - zou dat toeval zijn?. Schultz vermoedt dat dit komt doordat de ketogroep van pBzF een covalente binding aangaat met een cysteïnebouwsteen op plaats 90 van een tweede eiwitketen, zodat je een stabiel dimeer krijgt.

In de natuur levert deze ene mutatie natuurlijk lang niet zo veel winst op: de temperatuur hoeft maar een beetje hoger op te lopen om een volgend eiwit te laten denatureren en alsnog de coli te killen. Maar dat volgende eiwit zou óók kunnen muteren, en de rest ook.

In een persbericht vraagt Schultz zich hardop af waarom er dan toch maar 20 natuurlijke aminozuren zijn: ‘What would we be like if God had worked on the seventh day and added a few more amino acids to the code?’

bron: Scripps Institute