Ils disent qu'une image vaut mille mots. Mais il faut des millions d'images pour comprendre la chimie complexe d'une enzyme qui aide à décomposer le soufre, couramment trouvé dans les fruits, les légumes, l'alcool et l'essence, dans le gaz incolore le plus noté pour son odeur distinctive.
La plupart des gens ont été témoins – ou plutôt sentant – lorsqu'une enzyme protéique appelée sulfite réductase fonctionne sa magie. Cette enzyme catalyse la réduction chimique du sulfite en sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène est l'odeur pourrie des œufs qui peut se produire lorsque la matière organique se désintègre et est fréquemment associée aux installations de traitement des eaux usées et aux décharges.
Mais les scientifiques n'ont pas été en mesure de capturer une image visuelle de la structure de l'enzyme jusqu'à présent, limitant ainsi leur pleine compréhension de son fonctionnement. Professeur de sciences biologiques de la Florida State University Elizabeth Stroupe et son ancienne étudiante doctorale Behrouz Ghazi Esfahani ont résolu ce problème et publié leur travail dans la revue Communications de la nature.
« L'intelligence artificielle s'est améliorée pour prédire les structures protéiques, mais en fin de compte, ce ne sont pas des données », a déclaré Stroupe. « Cela nous donne les connaissances principales dont nous avons besoin pour mieux comprendre ce type de structure. »
Stroupe et Ghazi Esfahani ont utilisé une technique avancée appelée microscopie cryo-électron pour visualiser la structure 3D de cette enzyme. La microscopie cryo-électronique permet aux scientifiques de capturer continuellement des images de réactions chimiques, leur donnant les données nécessaires pour visualiser la structure.
À l'œil non entraîné, les molécules de protéines ressemblent à des chaînes complexes de produits chimiques, mais cette visualisation claire de la structure 3D permet aux scientifiques de voir la disposition exacte des atomes et comment le transfert d'électrons se produit.
« Je pense que cela comme une pieuvre avec quatre yo-yos parce que la molécule est particulièrement flexible », a déclaré Stroupe.
Ce travail est essentiel pour les scientifiques afin qu'ils puissent apprendre à contrôler ou à manipuler les réactions chimiques, un processus qui est souvent utilisé par les fabricants de médicaments ou l'industrie lorsqu'ils développent des produits avec ces produits chimiques.
« Il y a aussi des implications environnementales », a déclaré Ghazi Esfahani. « Certaines bactéries utilisent le soufre comme une source d'énergie comme les humains ou d'autres créatures vivantes utilisent l'oxygène. Cela nous permet de comprendre comment certaines de ces bactéries prospèrent dans des conditions anaérobies. »
Cette recherche a été un grand pas dans la meilleure compréhension du fonctionnement de la réductase de la sulfite, mais il y a encore des questions sans réponse sur le fonctionnement du fonctionnement comme un assemblage protéique plus important et de la façon dont les enzymes similaires dans d'autres organismes, comme l'agent pathogène qui provoque la tuberculose, qui dépend du soufre de vivre dans un hôte humain, le travail.
Le laboratoire de Stroupe continue de travailler sur ce problème ainsi que d'autres questions structurelles liées au processus de métabolisme du soufre.
