A enzima recém-descoberta usa um mecanismo incomum para gerar uma molécula com um cheiro horrível de lacrimejar

A molécula malcheirosa que dá ao esterco animal seu fedor repugnante foi rastreada até sua origem. Os pesquisadores do A * STAR e seus colegas identificaram a enzima que certas bactérias intestinais usam para produzir escatol, um componente característico do aroma fecal. A descoberta pode ser usada para ajudar a eliminar odores desagradáveis ​​da pecuária, e pode até ter implicações para a melhoria da saúde humana, dizem os pesquisadores.

Skatole é tão potente que o nariz humano pode detectá-lo no ar em um limite de concentração de apenas 0,00056 partes por milhão. Bactérias que vivem no intestino de animais, incluindo humanos, produzir escatol quebrando indolacetato, que em si é um produto da decomposição do triptofano, um aminoácido da proteína dietética. A enzima bacteriana que converte indolacetato em escatol nunca foi identificada, embora as enzimas que quebram os metabólitos de aminoácidos aromáticos relacionados sejam conhecidas.

Agora, a enzima produtora de escatol foi identificada por uma equipe de pesquisa internacional, co-liderado por Huimin Zhao, do A * STAR Instituto de Ciências Químicas e de Engenharia. "Estamos interessados ​​em identificar novas reações químicas catalisadas por enzimas na natureza, e explorar as enzimas correspondentes para aplicações práticas, "disse Zhao.

A equipe usou genômica comparativa para identificar a enzima responsável. "Tivemos a sorte de as sequências do genoma de duas bactérias produtoras de skatole já estarem disponíveis em bancos de dados públicos, "acrescenta Yifeng Wei, um membro da equipe de Zhao na A * STAR. Os pesquisadores compararam os genes das duas bactérias, procurando por enzimas desconhecidas que ambas as espécies possuíam, relacionado a enzimas conhecidas por quebrar outros metabólitos de aminoácidos aromáticos.

A equipe identificou rapidamente uma enzima candidata nos dados genéticos, e um ensaio bioquímico confirmou que transforma indolacetato em escatol. Longe do ambiente sem oxigênio do intestino, a enzima indolacetato descarboxilase exigiu um manuseio cuidadoso. "A parte mais desafiadora deste projeto - conduzido principalmente por nossos colaboradores na Universidade de Tianjin foi a caracterização bioquímica da enzima sensível ao oxigênio, "Zhao diz. Para garantir que permaneça ativo, a enzima teve que ser mantida e manuseada em um porta-luvas, sob condições livres de oxigênio, em todos os momentos.

A identificação de indoleacetato descarboxilase tem muitas aplicações práticas em potencial, Zhao diz. A sequência genética da enzima pode ser usada como um marcador para identificar organismos produtores de escatol. "Uma vez identificado, etapas podem ser tomadas para eliminar ou substituir esses organismos, ou para criar condições que suprimem seu metabolismo específico de produção de escatol, "Diz Zhao. As aplicações vão muito além da agricultura." Percebemos que essa enzima está presente em certas bactérias orais humanas sequenciadas, o que pode fornecer uma via para tratar certos aspectos do mau hálito, ", acrescenta Wei. Sabe-se que os mosquitos que transmitem doenças humanas, como a encefalite japonesa e o vírus do Nilo Ocidental, são atraídos pelo escatole.

A genômica comparativa tem o potencial de identificar muitas outras enzimas com química e bioquímica incomuns, Zhao diz. "Existem vários metabólitos produzidos por bactérias anaeróbias, particularmente bactérias intestinais, que só pode ser produzido por uma química enzimática incomum e ainda não identificada, "diz ele. O intestino, um ambiente anaeróbico sem oxigênio, é potencialmente uma fonte rica de enzimas possuindo reatividade bioquímica única envolvendo intermediários de 'radicais livres' altamente reativos.

"Como bioquímicos, estamos acostumados a pensar em moléculas orgânicas em que todos os elétrons estão emparelhados, "diz Zhao." No entanto, certas reações são mais facilmente realizadas por meio de espécies químicas com elétrons desemparelhados - isto é, radicais livres. "Essas espécies reativas costumam ser sensíveis ao oxigênio, mas isso não é impedimento no intestino.

A próxima equipe planeja estudar o mecanismo de radical livre para descarboxilação de indoleacetato em mais detalhes, e caracterizar outras enzimas na via metabólica produtora de escatol, Zhao diz. "A longo prazo, planejamos continuar descobrindo uma nova química de radicais livres enzimáticos em bactérias ambientais e intestinais humanas. "