Vísindamenn við Raunvísindastofnun Háskóla Íslands birtu nýlega grein í tímaritinu Biochemistry sem ber varpar ljósi á sértækt hlutverk klórjóna fyrir ensímið alkalískan fosfatasa úr sjávarörverunni Vibrio splendidus. Dr. Jens G. Hjörleifsson lektor í iðnaðarlíftækni er einn af aðalhöfundum greinarinnar ásamt Sigurbirni Markússyni en rannsóknin var unnin innan rannsóknarhóps Dr. Bjarna Ásgeirssonar, prófessor í lífefnafræði við HÍ en einnig í samstarfi vísindamenn frá Háskólanum í Bergen.
Dr. Bjarni Ásgeirsson (mynd) hefur rannsakað kuldavirkan alkalískan fosfatasa úr sjávarbakteríunni Vibrio splendidus (VAP) í yfir 20 ár. Alkalískur fosfatasi er ensím sem kemur víða í sögu í lífvísindum þar sem ensímið hefur verið tengt við ýmsa sjúkdóma s.s. beinkröm, æðakölkun og Alzheimer. Þá er ensímið einnig notað í iðnaði, en þá helst til að affosforýlera DNA. Alkalískur fosfatasi hefur jafnframt verið módelensím í þróunarfræðilegum rannsóknum þar sem leitast er eftir dulvirkni ensíma og skilgreiningu á "ensímforfeðrum" í vatnsrofsensímum.
"Þar sem alkalískir fosfatasar eru almennt ósértæk ensím hefur verið erfitt að skilgreina nákvæmlega hlutverk ensímsins, jafnt í mönnum sem og í örverum. Einnig hefur verið deilt lengi um hvarfganginn og hvernig umhverfisaðstæður, s.s. pH, jónastyrkur, málmjónir og önnur hrifilnæm efni, hafa áhrif á virkni ensímsin. VAP afbrigðið sem rannsakað er í þessari grein er einn afkastamesti alkalíski fosfatasi sem hefur verið skilgreindur en losun myndefnisins fosfats er hraðatakmarkandi þáttur í virkni ensímins. Hvernig ensímið framkvæmir þetta lokaskref, þ.e. hvernig hin fastbundna fosfatjón sleppur úr hvarfstöðinni, hefur engum tekist að svara með sannfærandi hætti," segir Jens.
"Í þessari grein er lögð fram kenning um hvernig ensímið losar sig við fosfatið en hún byggir á sértækri bindingu á klórjón í nálægð við hvarfstöðina sem sveiflar Arg leyf sem tekur þatt í að binda fosfathópinn, sem auðveldar fosfatinu að "sleppa". Okkur tókst að staðsetja nákvæmlega tvo bindistaði fyrir klór í ensíminu með því að beita Röntgen kristallagreiningum, sá fyrri sem hér er lýst að ofan en sá seinni víðsfjarri hvarfstöðinni."
"Þetta var mikill áfangi fyrir okkur því við höfðum vitað lengi að NaCl á styrkbilinu 0-0.6 M er nauðsynlegt fyrir stöðugleika og virkni ensímins, en það er einmitt sá styrkur af NaCl sem er í sjó. Við höfðum einnig áður lagt fram kenningar um sértæka bindingu klórjóna sem við staðfestum svo loks hér. Sértæk binding klórjóna er tiltölulega sjaldgæf í ensímum og er líklega algengari í sjávarlífverum en lífverum sem lifa í saltminna umhverfi," segir Jens að lokum.
Greinin ber titilinn Structural Characterization of Functionally Important Chloride Binding Sites in the Marine Vibrio Alkaline Phosphatase og bitist eins og hefur birst rafrænt í ritinu Biochemistry. Tengill að greininn: https://doi.org/10.1021/acs.biochem.2c00438
Sigurbjörn Markússon og Dr. Jens G. Hjörleifsson lektor í iðnaðarlíftækni eru aðalhöfundar greinarinnar undir stjórn Bjarna Ásgeirssonar. Sigurbjörn lauk BS námi í lífefnafræði 2019 og stundar nú PhD nám í byggingafræðilegri líffræð við Oxford Háskóla.