Pesquisadores da Universidade da Geórgia descobriram uma nova maneira que o ferro é armazenado em microorganismos, uma descoberta que fornece novos insights sobre a natureza fundamental de como funcionam os sistemas biológicos. A pesquisa foi publicada recentemente na revista. Nature Communications .

Ferro, um metal que é exigido por todos os organismos vivos, geralmente é armazenado com oxigênio dentro de uma célula em um complexo dentro de uma grande proteína conhecida como ferritina. Os pesquisadores descobriram agora um novo tipo de proteína, conhecido como IssA, que armazena ferro com enxofre, em vez de oxigênio, na forma de um polímero de ferro-enxofre conhecido como tioferrato.

"Este polímero ferro-enxofre foi feito anteriormente em um tubo de ensaio, mas esta é a primeira vez que o tioferrato foi identificado em um sistema biológico, "disse Michael W. Adams, autor principal e distinto professor de pesquisa no departamento de bioquímica e biologia molecular. "Além disso, este único tipo de proteína, IssA, auto-monta em complexos extremamente grandes ou nanopartículas que podem ser mais de 20 vezes o tamanho da ferritina. As nanopartículas IssA são tão grandes que são visíveis dentro de células inteiras usando um microscópio. "

Os pesquisadores também descobriram que esta nova proteína desempenha um papel não apenas no armazenamento de ferro, mas também na montagem de proteínas que contêm aglomerados de ferro-enxofre.

"Este trabalho fornece novos insights sobre como os microrganismos podem armazenar ferro e também enxofre, e como proteínas individuais podem se automontar em nanopartículas, "disse Adams." Também dá uma nova perspectiva sobre como os aglomerados de ferro-enxofre são sintetizados em sistemas biológicos. "

"As proteínas contendo aglomerados de enxofre de ferro são onipresentes na biologia, onde os aglomerados são usados ​​para catalisar reações químicas ou para transportar elétrons, por exemplo, durante a respiração, "acrescentou." Ao fazer esta pesquisa, estávamos interessados ​​em elucidar a função e biossíntese dos aglomerados de ferro-enxofre. "

No laboratório, a equipe cultivou microorganismos em grande escala, purificou-os e, em seguida, foram capazes de caracterizar uma variedade de proteínas e enzimas ferro-enxofre.

"A partir de nossas análises genéticas do organismo, sabíamos que IssA era uma proteína importante na célula, e durante nossas análises bioquímicas notamos IssA devido ao seu tamanho extremamente grande. Sua alta abundância e grande tamanho o tornam muito fácil de purificar, "disse ele." Com a proteína purificada, poderíamos aplicar vários analíticos, técnicas espectroscópicas e microscópicas que nos levaram a concluir que IssA era uma nanopartícula e continha tioferrato, um polímero de ferro-enxofre não visto anteriormente na biologia. Com a proteína IssA pura, também podemos gerar anticorpos, e isso nos permitiu visualizar IssA em células inteiras do microrganismo como um grande complexo dentro da célula. "

Embora pesquisas dessa natureza forneçam conhecimento fundamental sobre como funcionam os sistemas biológicos, a pesquisa poderia um dia ser usada para projetar nanopartículas para aplicações médicas ou outras.

"As nanopartículas são usadas em muitas aplicações médicas e eletrônicas, embora sejam normalmente feitos de componentes inorgânicos, ", disse ele." A engenharia de nanopartículas de proteínas pode ser possível se pudéssemos entender as propriedades do IssA que permitem que ele se monte em estruturas semelhantes a nanopartículas. Também é possível que nanopartículas construídas na proteína IssA, mas contendo outros materiais inorgânicos, possam ter aplicações. "