חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

8.3.11

על מסלולים מטבוליים ומעגל ה-methylaspartate

זוהה עוד מסלול ביוכימי מרכזי בארכאון מים המלח

מסלול מטבולי מרכזי בתאי גופנו הוא "מעגל חומצת הלימון", המוכר גם בשם מעגל קרבס (Krebs cycle); על שם מגלהו, הביוכימאי היהודי-גרמני, הנס קרבּס). מסלול זה מאפשר את הנשימה האווירנית וחומרי הביניים שלו משתלבים, בין השאר, במטבוליזם של שומנים וחומצות אמינו (מרכיבות החלבונים). מסלול זה קיים ביצורים איקריוטיים (בעלי הגרעין) רבים ואף ברבים מהחיידקים.

לפני כ-50 שנה נתגלה בחיידקים המסלול המקביל הראשון למעגל קרבס: מעגל הגליאוקסילט (glyoxylate). בהמשך התברר שהוא קיים גם בצמחים וגם בנמטודות (תולעים נימיות). מסלול זה כולל את האנזימים isocitrate lyase (שבאמצעותו אפשר לזהות את המסלול) ו-malate synthase, והוא מאפשר לסנתז סוכרים ורב סוכרים משומנים, למשל, ומכאן חשיבותו הרבה ביצירת חומרי התשמורת בזרעים.


בשנת 2007 גילו איוון ברג (Berg) ועמיתיו מאוניברסיטת פרייבורג שחיידקים פוטוסינתטים (Rhodobacter sphaeroides) - המייצרים סוכרים מאצטט כמקור פחמן, אינם מכילים את האנזים isocitrate lyase. חיפוש האלטרנטיבה למעגל הגליאוקסילט הוביל למציאת מסלול ה-ethylmalonyl-CoA, שניתן לזיהוי על ידי האנזים Crotonyl-CoA carboxylase/reductase. לאחרונה בדקו ברג ועמיתיו את המטבוליזם של הארכאונים חובבי המלח (הָלוֹפילים) Haloarcula marismortui, השוכנים גם בים המלח. ארכאונים אלה ממירים את אנרגית האור בעזרת רודופסין (אין ארכאונים בעלי כלורופיל) וגם הם יכולים לגדול על אצטט כמקור לפחמן. אך בניגוד לארכאונים אחרים, בהם קיים מעגל הגליאוקסילט, ברג ועמיתיו לא מצאו בארכאונים אלה את מעגל זה או את מעגל ה-ethylmalonyl-CoA החילופי, אלא מצאו בהם מסלול מטבולי אחר, לא מוכר, אותו כינו, על-שם תוצר הביניים העיקרי, מעגל המתילאספרטט (methylaspartate). תוצר ביניים אחר של המעגל, חומצה גלוטמית, משמש לארכאון זה כמאזן אוסמוטי - חשוב מאד לסביבתו הסופר-מלוחה.


תופעה מעניינת המאפיינת את המסלול שזוהה היא שכל הגנים האחראים על המסלול קיימים בחיידקים רבים אחרים וגם במעט ארכאונים - אך בדרך כלל הם מתפקדים במסלולים אחרים. מעבר גנים אופקי (lateral gene transfer) מחיידקים לארכאונים, ו"התקבצותם", היא שאפשרה את התפתחות מעגל המתילאספרטאט.

כנראה שהמגוון המטבולי עשיר יותר משחשבנו וכנראה שנמצא מסלולים מטבוליים מיוחדים נוספים - במיוחד ביצורים (בעיקר חיידקים) החיים בסביבות קיצוניות.

המאמר המקורי
Maria Khomyakova,, Ozlem Bukmez, Lorenz K. Thomas, Tobias J. Erb and Ivan A. Berg, A Methylaspartate Cycle in Haloarchaea, Science 331, pp. 334-337, 21 January 2011.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 151, עמ' 13, מרץ 2011.

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה