Элемент азот является незаменимым строительным блоком всех биомолекул и поэтому имеет большое значение для всех организмов. Кроме того, некоторые члены микробного сообщества специализируются на использовании различных соединений азота в качестве источника энергии для оптимального роста. Это особенно характерно для анаэробных окислителей аммония: этим бактериям не требуется кислород для своего метаболизма, а вместо этого они превращают два важных соединения азота, аммоний и нитрит, в газообразный азот, который составляет около 80 процентов атмосферы Земли. Посредством этой реакции эти микроорганизмы играют важную роль в детоксикации соединений азота, которые все больше попадают в окружающую среду при использовании удобрений.
Андраде и ее команда из химико-фармацевтического факультета Фрайбургского университета определили необычный белок у таких бактерий: половина из них напоминает известные транспортные белки для ионов аммония, а другая половина принадлежит к группе белков, передающих сигналы. Это вызвало подозрение, что два строительных блока, уже существующих в природе, были объединены по модульному принципу, чтобы обеспечить совершенно новую функциональность: обнаружение аммония из окружающей среды и последующую передачу этой информации в сотовые сети передачи сигналов.Исследователи провели комплексную функциональную и структурную характеристику этого нового белка, в которой также участвовали рабочие группы из Медицинского центра Университета Фрайбурга; Университет Радбауд в Неймегене, Нидерланды; Российская академия наук; и Европейская лаборатория молекулярной биологии (EMBL) в Гамбурге. В результате было подтверждено исходное предположение: на основе высокоселективного транспортного белка аммония, эволюция привела к появлению нового сайта узнавания для ионов, занятие которого приводит к конформационным изменениям, которые передаются модулю передачи сигнала.
Это прямое модульное соединение предлагает перспективу объединения других блоков преобразования сигнала с модулем датчика аммония для создания новых клеточных функций.Сусана Андраде возглавляет исследовательскую группу по молекулярной биофизике в Институте биохимии, факультет химии и фармации Фрайбургского университета и является ассоциированным членом Фрайбургского кластера BIOSS — Центра исследований биологических сигналов.
Доктор Тобиас Пфлюгер, первый автор публикации, недавно защитил докторскую диссертацию в рабочей группе Андраде.