Азот необходим для жизни: он входит в состав белков и ДНК. Хотя азот составляет почти 80% атмосферы Земли, большинство организмов не могут использовать его напрямую. Некоторые микробы решают эту проблему с помощью азотфиксации — превращения азота в аммиак, которое катализирует фермент нитрогеназа. Об этом сообщает портал Phys.org.
Исследователи из Университета Арканзаса и их коллеги из США изучили нитрогеназу у метаногена — микроба, производящего метан. С помощью криоэлектронной микроскопии они обнаружили, что нитрогеназа может связываться с регуляторными белками, образуя неактивный суперкомплекс. Этот комплекс действует как молекулярный выключатель: он останавливает азотфиксацию, когда энергии или питательных веществ не хватает. Когда ресурсы восстанавливаются, комплекс распадается, и фермент снова работает.
«Это открытие раскрывает совершенно новую стратегию регуляции одной из важнейших биохимических реакций на Земле», — говорит Дэн Лесснер, профессор биологических наук из Университета Арканзаса, автор исследования, опубликованного в Nature. Понимание работы нитрогеназы важно, поскольку азотфиксация поддерживает сельское хозяйство и экосистемы по всему миру.
Современное производство удобрений требует высокого давления и ископаемого топлива, а часть удобрений смывается в водоёмы, вызывая цветение водорослей. Нитрогеназа же работает при обычных температуре и давлении. Учёные надеются перенести генетическую информацию в растения, например в кукурузу, чтобы они сами фиксировали азот из атмосферы. Это могло бы снизить потребность в удобрениях и уменьшить вред окружающей среде.