Диссимиляционная сульфатредукция

Форма анаэробного дыхания, где сульфат является конечным акцептором электронов.

Обзор диссимиляционной сульфатредукции, осуществляемой сульфатредуцирующими микроорганизмами.

Диссимиляционное восстановление сульфата — это форма анаэробного дыхания , которая использует сульфат в качестве конечного акцептора электронов для производства сероводорода . Этот метаболизм обнаружен у некоторых типов бактерий и архей , которые часто называют сульфатредуцирующими организмами . Термин « диссимиляционный » используется, когда сероводород производится в процессе анаэробного дыхания. Напротив, термин « ассимиляционный » будет использоваться в отношении биосинтеза сероорганических соединений , даже если сероводород может быть промежуточным продуктом.

Диссимиляционное восстановление сульфата происходит в четыре этапа: ^[1]

1. Превращение (активация) сульфата в аденозин-5'-фосфосульфат (APS) через сульфатаденилилтрансферазу
2. Восстановление АПС до сульфита через аденилилсульфатредуктазу
3. Перенос атома серы сульфита в белок DsrC, создающий промежуточный трисульфид, катализируемый DsrAB
4. Восстановление трисульфида до сульфида и восстановление DsrC с помощью мембраносвязанного фермента DsrMKJOP

Что требует потребления одной молекулы АТФ и ввода 8 электронов (e− ⁾ . ^{[2] [3]}

Белковые комплексы, ответственные за эти химические превращения — Sat, Apr и Dsr — обнаружены во всех известных в настоящее время организмах, которые выполняют диссимиляционную сульфатредукцию. ^[4] Энергетически сульфат является плохим акцептором электронов для микроорганизмов, поскольку окислительно-восстановительная пара сульфат-сульфит имеет E0 ^' -516 мВ, что слишком отрицательно для восстановления НАДН или ферродоксином , которые являются основными внутриклеточными электронными медиаторами. ^[5] Чтобы преодолеть эту проблему, сульфат сначала преобразуется в АПС ферментом АТФ-сульфурилазой (Sat) за счет одной молекулы АТФ . Окислительно-восстановительная пара АПС-сульфит имеет E0 ^' -60 мВ, что позволяет восстанавливать АПС либо НАДН, либо восстановленным ферродоксином с использованием фермента аденилилсульфатредуктазы (Apr), для чего требуется ввод 2 электронов. ^[5] На последнем этапе сульфит восстанавливается диссимиляторной сульфитредуктазой (Dsr) с образованием сульфида, требуя ввода 6 электронов. ^[3]

Смотрите также

• Цикл серы
• Усвоение серы

Ссылки

1. Сантос, AA; Венсеслау, SS; Грейн, F; Ливитт, WD; Даль, C; Джонстон, DT; Перейра, IA (18 декабря 2015 г.). «Трисульфид белка связывает диссимиляционное восстановление сульфата с сохранением энергии». Science . 350 (6267): 1541–5. Bibcode :2015Sci...350.1541S. doi :10.1126/science.aad3558. PMID  26680199. S2CID  206643054.
2. Barton, Larry L.; Fardeau, Marie-Laure; Fauque, Guy D. (2014). "Глава 10. Сероводород: токсичный газ, образующийся при диссимиляционном восстановлении сульфата и серы и потребляемый микробным окислением ". В Peter MH Kroneck и Martha E. Sosa Torres (ред.). Биогеохимия газообразных соединений, обусловленная металлами в окружающей среде . Ионы металлов в науках о жизни. Том 14. Springer. стр. 237–277. doi :10.1007/978-94-017-9269-1_10. PMID  25416397.
3. Grein F, Ramos AR, Venceslau SS, Pereira IA (февраль 2013 г.). «Объединение концепций анаэробного дыхания: идеи из диссимиляторного метаболизма серы». Biochim. Biophys. Acta . 1827 (2): 145–60. doi : 10.1016/j.bbabio.2012.09.001 . PMID  22982583.
4. Pereira IA, Ramos AR, Grein F, Marques MC, da Silva SM, Venceslau SS (2011). «Сравнительный геномный анализ энергетического метаболизма у сульфатредуцирующих бактерий и архей». Front Microbiol . 2 : 69. doi : 10.3389/fmicb.2011.00069 . PMC 3119410. PMID  21747791 . 
5. Muyzer G, Stams AJ (июнь 2008 г.). «Экология и биотехнология сульфатредуцирующих бактерий». Nat. Rev. Microbiol . 6 (6): 441–54. doi :10.1038/nrmicro1892. PMID  18461075. S2CID  22775967.