Говорят, картинка стоит тысячи слов. Но чтобы разгадать, как работает фермент, расщепляющий серу — ту самую, что есть в овощах, фруктах, алкоголе и бензине, — понадобились миллионы снимков. Речь о сульфитредуктазе — белке, который превращает сульфиты в сероводород.

Этот газ с запахом тухлых яиц знаком каждому: он выделяется при гниении органики и витает возле свалок и очистных сооружений.

Долгое время ученые не могли рассмотреть структуру этого фермента в деталях, а значит, и понять, как именно он работает. Но профессор Флоридского университета Элизабет Строуп и ее бывший аспирант Бехруз Гази Эсфахани смогли это изменить.

Исследование опубликовано в Nature Communications.

Искусственный интеллект уже умеет предсказывать структуру белков, но это всего лишь модель, а не реальные данные, — говорит Строуп. — Теперь у нас есть основа, чтобы разобраться в механизме.

Как им это удалось

Ученые использовали криоэлектронную микроскопию — метод, который позволяет запечатлеть молекулы в действии и построить их 3D-модель.

Для непосвященного эти структуры выглядят как запутанные нити, но теперь можно разглядеть, как именно расположены атомы и как передаются электроны.

Молекула напоминает осьминога с четырьмя йо-йо — она очень гибкая, — объясняет Строуп.

Зачем это нужно

Исследование финансировалось Национальным научным фондом США. Оно поможет научиться управлять химическими реакциями — это важно для фармацевтики и промышленности.

Есть и экологический аспект, — добавляет Гази Эсфахани. — Некоторые бактерии используют серу вместо кислорода. Теперь мы лучше понимаем, как они выживают без воздуха.

Теперь ученые хотят изучить, как сульфитредуктаза ведет себя в составе более крупных белковых комплексов. Особый интерес вызывает аналогичный фермент у бактерии, вызывающей туберкулез: она зависит от серы, чтобы жить в организме человека.

Этот прорыв дает ключ к управлению биохимическими процессами. Например:

• Медицина — можно создать ингибиторы для патогенов вроде туберкулезной палочки.
• Экология — понимание серного метаболизма поможет очищать сточные воды эффективнее.
• Промышленность — оптимизация процессов, где участвует сера (от производства лекарств до нефтепереработки).

Отметим, что метод крио-ЭМ требует дорогостоящего оборудования, а интерпретация данных все еще зависит от экспертов. Это ограничивает скорость подобных открытий.

Ранее ученые заявили, что от неприятных запахов помогут избавиться наночастицы.