Kredit:Claudia Blindauer et al.
Marina cyanobakterier (blågröna alger) är viktiga bidragsgivare till den globala kolcykeln och är grunden för näringsväven i många av världshaven. De kräver bara solljus, koldioxid, plus en panel av väsentliga element, inklusive metaller, för att upprätthålla liv. Lite är dock känt om huruvida och hur cyanobakterier använder eller reglerar zink, ett grundämne som ofta anses vara livsnödvändigt.
En tvärvetenskaplig forskargrupp med fyra medlemmar från University of Warwick har identifierat ett anmärkningsvärt effektivt regulatoriskt nätverk som kontrollerar zinkackumulering i cyanobakterien Synechococcus i det öppna havet.
Upptäckten beskrivs i en artikel publicerad idag i Nature Chemical Biology .
Detta nätverk gör att Synechococcus kan variera sina inre zinknivåer med över två storleksordningar och förlitar sig på ett zinkupptagsregulatorprotein (Zur) som kan känna av zink och svara därefter.
Unikt är att detta sensorprotein aktiverar ett bakteriellt metallothionein (zinkbindande protein) som tillsammans med högeffektiva upptagssystem är ansvarigt för denna organisms extraordinära förmåga att ackumulera zink.
Professor Claudia Blindauer från Warwicks avdelning för kemi noterade att deras "fynd tyder på att zink är ett väsentligt element för marina cyanobakterier. Deras förmåga att lagra zink kan underlätta förbättrad fosforrening, ett makronäringsämne som är extremt ont om i många regioner av världshaven. Zink kan också krävas för effektiv kolfixering."
Dr Alevtina Mikhaylina från Warwicks School of Life Sciences kommenterade att "dessa egenskaper, som ännu inte rapporterats för någon annan bakterie, sannolikt bidrar till den breda ekologiska spridningen av Synechococcus över de globala haven. Vi hoppas att våra resultat kommer att vara av intresse för ett brett spektrum av forskare, från biokemister (särskilt spårmetall- och biooorganiska kemister), strukturbiologer och molekylärbiologer till biogeokemister, mikrobiella ekologer och oceanografer."
Dr. Rachael Wilkinson, från Swansea University's Medical School, och professor Vilmos Fülöp, från Warwicks School of Life Sciences, tillade att "som en del av ett tvärvetenskapligt projekt har strukturen av Zur-proteinet erbjudit mekanistiska insikter om hur det utför sin centrala roll för att reglera zinkhomeostas i marina cyanobakterier."
Dr. James Coverdale, från Institute of Clinical Sciences, University of Birmingham, observerade att "när vi arbetar i gränssnitten mellan mikrobiologi, analytisk, strukturell och biologisk kemi har vårt tvärvetenskapliga team avsevärt förbättrat vår förståelse för hur oorganisk kemi påverkar livet i vår oceans."
Professor Dave Scanlan, from Warwick's School of Life Sciences, added that "the oceans are the somewhat overlooked 'lungs' of our planet—every other breath we take is oxygen evolved from marine systems whilst around a half of the carbon dioxide fixed into biomass on Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Utforska vidare
