高度不可降解的化學(xué)物質(zhì)，如PFAS和殺蟲劑，在某些情況下可能具有有用的特性，但之后對(duì)自然界來說極難去除?，F(xiàn)在，奧胡斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)菌使用一種充當(dāng)分子胡桃夾子的酶來粉碎有害物質(zhì)。

所有細(xì)胞都含有大量的酶，每種酶都像一臺(tái)執(zhí)行特定任務(wù)的小型機(jī)器。在大腸桿菌內(nèi)部，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種酶C-P裂解酶，使微生物能夠降解高度穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)。通過快速冷凍純化的酶樣品，研究人員成功地捕獲了兩種不同狀態(tài)的分子胡桃夾子，分別代表開放和封閉形式。結(jié)果表明，細(xì)菌利用來自細(xì)胞能量源ATP的能量來打開和關(guān)閉胡桃夾子。

“我們的發(fā)現(xiàn)非常令人興奮，”前博士生和論文的第一作者Søren Kirk Amstrup說，他現(xiàn)在在哥本哈根大學(xué)擔(dān)任研究員，“因?yàn)樗故玖舜笞匀蝗绾卧O(shè)法利用來自其他系統(tǒng)的模塊來實(shí)現(xiàn)新功能。在這種情況下，兩個(gè)相似的ATP消耗模塊(主要從轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中已知)已經(jīng)放在一起，以便能夠打開和關(guān)閉酶。

新的發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)酶關(guān)閉時(shí)，麻煩的化學(xué)物質(zhì)被困在里面，在那里它們被分解。C-P裂解酶對(duì)一種稱為膦酸鹽的物質(zhì)具有特異性，其用作農(nóng)業(yè)中的殺蟲劑(例如RoundUp?)和針對(duì)某些感染的抗生素。

由于其高度穩(wěn)定的性質(zhì)，這種類型的物質(zhì)可以抑制其他酶，在感染期間阻止植物雜草或細(xì)菌的生長(zhǎng)。但之后，它們可能很難擺脫。“探索描述我們?cè)诃h(huán)境中使用的化學(xué)品如何自然轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)是令人欣慰的，”Søren Amstrup說，他本人來自一個(gè)廣泛使用RoundUp?的農(nóng)業(yè)家庭。

“深入了解這種酶的機(jī)制是非常迷人的，這種酶在自然界中已經(jīng)存在了數(shù)十億年，我們是第一個(gè)看到的，”奧胡斯大學(xué)C-P裂解酶領(lǐng)導(dǎo)工作的Ditlev Egeskov Brodersen教授說。“這種酶已經(jīng)知道了40多年，但直到現(xiàn)在才知道其機(jī)制，”他繼續(xù)說道。“我們已經(jīng)為此工作了10年，仍然不了解胡桃夾子關(guān)閉時(shí)發(fā)生的一切，但我們進(jìn)展順利，我們可能會(huì)到達(dá)那里。

最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上的研究結(jié)果有望有助于開發(fā)通過分解困難物質(zhì)存活的專用細(xì)菌菌株，因此可能對(duì)未來在農(nóng)業(yè)中使用農(nóng)藥具有重要意義。