HydSL hydrogenase of Thiocapsa bogorovii may participate in sulfur respiration
Ссылка на статью
Makhmadyusuf Khasimov, Ekaterina P. Petushkova , Ekaterina V. Mayorova, Ilya V. Timofeev, Natalia N. Rudenko, Anatoly A. Tsygankov., HydSL hydrogenase of thiocapsa bogorovii may participate in sulfur respiration. Biochimica et Biophysica Acta — Bioenergetics (2026) 1867(2) DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2026.149585
В современной классификации HydSL гидрогеназа Thiocapsabogorovii отнесена к подгруппе 1e, isp-типу гидрогеназ. Декларируется, что эта подгруппа объединяет гидрогеназы, участвующие в серном дыхании. При этом экспериментальные подтверждения участия данной гидрогеназы в серном дыхании недостаточны. В данной работе выделен комплекс, содержащий HydSL гидрогеназу, обладающий высокой активностью в реакции H2+S0->H2S. При нативном электрофорезе комплекс представляет одну полосу. При электрофорезе в присутствии ДДС-Na комплекс разделяется на 7 полос, причем 4 из них соответствуют по молекулярной массе белкам HydS, Isp1, Isp2 и HydL.
Показано, что инкубация Thiocapsa bogorovii в водородной атмосфере в темноте в присутствии серы приводит к увеличению экспрессии генов hydS, hydL, isp1 и isp2, кодирующих субъединицы и белки-партнёры комплекса. Кроме того, наблюдаемое увеличение уровня транскриптов сопровождалось повышением активности клеток в реакции восстановления элементарной серы до сероводорода. Полученные данные указывают, что HydSL-гидрогеназный комплекс может участвовать в серном дыхании T. bogorovii при отсутствии света, кислорода и внешних субстратов для брожения. На основе полученных данных предложена схема функционирования комплекса. Согласно этой схеме комплекс может называться сульфгидрогеназой.
Статья в журнале: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272826000058?dgcid=author
Рисунок 5. Гипотетическая схема восстановления серы до сульфида у Thiocapsa bogorovii в анаэробных темновых условиях с участием HydSL-гидрогеназного комплекса.
Известно, что HydSL гидрогеназа расположена в периплазматическом пространстве и ассоциирована с мембраной [31,32]. Isp1, согласно информационному анализу, является трансмембранным белком, а Isp2 является растворимым белком [19,33]. Считается, что Isp2 расположен в цитоплазме [19,34]. В этом случае при поглощении одной молекулы водорода в периплазматическом пространстве образуется два протона. При этом добавленная внеклеточная сера может транспортироваться внутрь клеток за счет белков переносчиков [34]. Если предположить, что Isp2 обладает сульфидредуктазной активностью, то при нейтральном рН восстановление S0 происходит с образованием одного протона и одного иона HS—. В итоге получается, что реакция H₂ + S⁰ → H₂S является процессом, приводящим к запасанию энергии в виде трансмембранного градиента протонов (на одну молекулу поглощенного Н2 образуется мембранный градиент из трех протонов), как изображено на предложенной схеме на рисунке 5.
Однако сульфгидрогеназный комплекс на основе HydSL гидрогеназы может быть предназначен не для окисления, а для восстановления серы в процессе серного дыхания. При этом белок Isp2, входящий в состав этого комплекса T. bogorovii, является наиболее близким функциональным аналогом субъединицы HdrD гетеродисульфидредуктазного комплекса архей и может выполнять роль переносчика электронов от HydSL-гидрогеназы на серу [1,13,19]. Таким образом, данный белок может является звеном, связывающим метаболизм водорода с серным дыханием и восстановлением серы до сероводорода.
Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют, что HydSL-гидрогеназный комплекс может являться ключевым звеном электронтранспортной цепи, обеспечивая использование молекулярного водорода в качестве донора электронов и элементарной серы — в качестве конечного акцептора. По-видимому, данный комплекс играет важную роль в серном дыхании T. bogorovii в темновых анаэробных условиях при наличии водорода, поэтому может называться сульфгидрогеназой.