Als E.coli geen ijzer kan vinden voor zijn ribonucleotidereductase-enzymen, dan neemt hij gewoon mangaan. Hij heeft dan wel een extra eiwit nodig voor de activering maar dat moet dan maar, zo meldde enzymoloog JoAnne Stubbe (MIT) deze week tijdens het herfstcongres van de American Chemical Society. Eerder deze maand haalde ze er Science al mee.

Voor zover Stubbe weet, is het voor het eerst dat een enzym twee verschillende metalen en twee verschillende oxidanten kan gebruiken om hetzelfde werk te doen.

Dat zo’n ribonucleotidereductase (RNR) in vitro zowel een diijzer- als een dimangaankern kan inbouwen, was al eerder waargenomen. Alleen leek de mangaanvariant geen enzymatische activiteit te vertonen. Vandaar dat RNR tot nu toe altijd voor een puur di-ijzer-enzym is aangezien.

Dat blijkt nu een misverstand, veroorzaakt doordat in vitro dat tweede eiwit er nu eenmaal niet bij zit.

Het komt er op neer dat de dimetaalkern in een RNR eerst moet worden geoxideerd. Dan pas kan die kern een stabiel tyrosineradicaal genereren, dat op zijn beurt een cysteïnethiylradicaal genereert, dat weer de omzetting katalyseert van een ribonucleotide in een deoxyribonucleotide, dat weer bruikbaar is als bouwsteen voor DNA.

Wanneer de metaalkern bestaat uit ijzer, kan het enzym voor die eerste oxidatiestap gewoon zuurstof (O₂) gebruiken. Maar zuurstof is niet in staat om mangaan rechtstreeks te oxideren. Vandaar dat tweede eiwit, genaamd NrdI, dat een peroxide aanmaakt dat wél mangaan kan oxideren. NrdI is bovendien in staat om zich aan mangaan-RNR te binden en er zijn peroxide op de juiste plek in te injecteren, via een soort tunnel die door het RNR heen loopt.

Uiteraard heeft het alleen zin om zo ingewikkeld te doen wanneer er weinig ijzer beschikbnaar is, bijvoorbeeld wanneer de bacterie zich in een menselijke gastheer bevindt. Gesuggereerd wordt al dat het mangaan-RNR wellicht een interessant aangrijpingspunt is voor antibiotica.

bron: C&EN