Het CS2-hydrolase-enzym uit Acidianus A1-3 vormt echt een catenaanstructuur, met twee in elkaar gehaakte ringen. De röntgenkristallografie heeft zich dit keer heus niet voor de gek laten houden, schrijven Nijmeegse onderzoekers in Chemical Communications.

Die Acidianus is een thermofiele archaeon. In 2011 werd hij door de Nijmeegse microbioloog Mike Jetten aangetroffen in Italië, in de modder van een vulkanische zwavelbron. Hij gebruikt CS2-hydrolase om energie vrij te maken uit het daar in ruime mate beschikbare CS₂, dat daarbij met water reageert tot H₂S en CO₂.

De eerste röntgenkristallografische metingen suggererden al direct dat er twee vormen van dit zinkhoudende enzym bestaan. Acht exemplaren van hetzelfde eiwit vormen één grote ring, die door zwakke niet-covalente bindingen bij elkaar wordt gehouden. Maar met zestien stuks krijg je soms twee ringen die door elkaar gevlochten zijn, een zogeheten catenaan dus.

Catenanen zijn de laatste jaren zeer populair binnen de organische synthese. Maar in de vrije natuur zijn ze uiterst zeldzaam. Er is wel eens eerder een eiwit gevonden dat er eentje vormde, maar alleen bij onnatuurlijk hoge concentraties. De meeste onderzoekers beschouwen dit dan ook als een artefact dat alleen in reageerbuisjes bestaat.

Het lag voor de hand dat het CS2 hydrolase-catenaan ook zo’n artefact zou zijn. Maar onder leiding van Jasmin Mecinovic (ook Nijmegen) is nu aangetoond dat de catenanen altijd ontstaan, ook bij heel sterke verdunning. Ongeacht die verdunning vind je daarbij altijd dezelfde verhouding tussen catenanen en losse ringen.

Met ‘size exclusion’-chromatografie en laserlichtverstrooiingsmetingen hebben Mecinovic en collega’s laten zien dat het in de vloeistoffase zo is. Waarna elektrospray-ionisatie-massaspectrometrie aantoonde dat het zo blijft wanneer je het eiwit vernevelt in de gasfase.

Met andere woorden: het moet wel heel gek lopen als dit ook een artefact blijkt te zijn.

De onderzoekers wagen zich nog niet aan een verklaring voor dit bizarre verschijnsel maar prijzen het hydrolase wel alvast aan als ‘uitstekend, wellicht uniek, eiwitmodelsysteem voor het bestuderen van biologische catenanen’…

bron: Chemical Communications, RU Nijmegen