Kemister vid universitetet i Basel har för första gången kunnat visa att anaeroba bakterier kan producera vitaminet ergotionein i frånvaro av syre. Detta tyder på att bakterier bildade denna förening redan innan det fanns syre i jordens atmosfär. Vitaminets funktion förblir därför ett mysterium, eftersom det tidigare tillskrivits en roll i syreberoende processer.

Ergotionein är ett svavelinnehållande vitamin. Medan bakterier och svampar kan producera det själva, högre organismer är beroende av att absorbera det från mat eller från marken.

Det misstänks att ergotionein spelar en viktig fysiologisk roll för att bekämpa oxidativ stress i celler. Dock, dess exakta roll är fortfarande oklart. Det finns för närvarande inga kända symtom på dess brist, vilket förklarar varför vitaminet länge har förbisetts.

För att få en bättre förståelse för dess funktion, gruppen som leds av professor Florian Seebeck vid universitetet i Basel forskar om sekvensen av kemiska reaktioner genom vilka bakterier producerar vitaminet.

Forskare har länge varit medvetna om en syreberoende reaktionsväg där ett nyckelsteg är bildandet av en kol-svavelbindning med hjälp av syre från luften. Tills nu, dock, studier hade bara fokuserat på aeroba organismer, som kräver syre för att deras ämnesomsättning ska fungera.

Det fungerar även utan syre

Baselkemisterna har nu studerat den gröna svavelbakterien Chlorobium limicola, som också producerar ergotionein. C. limicola tillhör gruppen strikt anaeroba bakterier och är därför beroende av en syrefri miljö.

I processen, forskarna upptäckte en ny typ av biosyntetisk väg i anaeroba bakterier där kol-svavelbindningen bildas utan syre, som de rapporterar i journalen Angewandte Chemie .

Är ergotionein en gammal molekyl?

En jämförelse av enzymsekvenserna för de syreberoende och -oberoende biosyntetiska vägarna tyder på att, ur ett evolutionärt perspektiv, de två vägarna separerade från varandra i ett tidigt skede av jordens historia. Ergotionein kan ha bildats så tidigt som för cirka 3 miljarder år sedan – dvs. vid en tidpunkt då det inte fanns något syre alls i jordens atmosfär.

Detta kastar ett annat ljus över vikten av dess fysiologiska roll för att bekämpa oxidativ stress (det vill säga i reaktiva syreföreningar), och resultaten tyder på att ergothioneiner också är viktiga för anaerobt liv.

"Våra resultat öppnar nya möjligheter för att studera ergotioneinets fysiologiska funktion hos människor och hos mänskliga patogener, samt för att klargöra de cellulära processer som den är involverad i. På lång sikt, detta kan leda till potentiella utgångspunkter för utveckling av nya terapier, säger Florian Seebeck.