Bild https://www6.slac.stanford.edu Metylkvicksilver som koncentreras i fisk
och sedan konsumeras av människor – är en viktig bidragande orsak till
kvicksilverförgiftning. Nu har forskare avslöjat nya detaljer om hur mikrober producerar
metylkvicksilver vilket kan ligga till grund för hur nya saneringsstrategier
ska utarbetas. (Dwayne Meadows, NOAA/NMFS/OPR via Flickr)
Kvicksilver är giftigt och blir än giftigare om det
omvandlas till metylkvicksilver en form av kvicksilver som är så skadlig att bara några
miljarddelar av ett gram kan orsaka allvarliga och bestående neurologiska
skador på ett växande foster. Metylkvicksilver tar sig ofta in i våra kroppar
via fisk och skaldjur som vi äter. Men att bli av med det i miljön finns det
inget enkelt sätt att göra på.
Nu har forskare med hjälp av högenergirik
röntgenstrålning vid Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) vid det
amerikanska energidepartementets SLAC National Accelerator Laboratory
identifierat en oväntad stor aktör i metylkvicksilverförgiftning i form av en
molekyl som kallas S-adenosyl-L-metionin (SAM).
Studien om upptäckten är publicerad i Proceedings of
the National Academy of Sciences och i den beskrivs den molekyl den upptäckt
som kan det hjälpa forskare att hitta nya sätt att ta itu med
metylkvicksilverförgiftning.
"Ingen visste innan upptäckten hur kvicksilver
metyleras biologiskt", beskriver Riti Sarangi, senior forskare vid SSRL:s
program för strukturell molekylärbiologi och medförfattare till artikeln. – Vi
måste förstå den grundläggande processen innan vi kan utveckla en effektiv
strategi för rening av metylkvicksilver. Studien visar ett steg i den
riktningen.
I den nya artikeln behandlas ett smalt men viktigt
mysterium om hur metylkvicksilver produceras. Forskare visste att det mesta av
det kvicksilver vi konsumerar kommer från industriella utsläpp som tar sig ut i
vattendrag där mikrober omvandlar det till metylkvicksilver. Den formen
koncentreras sedan i fisk – och i slutändan oss när den rör sig uppåt i
näringskedjan.
Ändå var forskarna inte säkra på hur mikroorganismer
producerar metylkvicksilver. En viktig förväxlingsfaktor, beskriver Sarangi, är
att proteinsystemet som omvandlar kvicksilver till metylkvicksilver, kallat
HgcAB, bara finns i mycket små mängder i mikrober vilket gör det extremt svårt
att samla in och rena tillräckligt för att studera. Minsta exponering för syre
och ljus inaktiverar HgcAB.
I ett arbete som sträcker sig över 10 år och
samarbeten mellan nationella laboratorier och universitet har professor Steve
Ragsdale vid University of Michigan och hans doktorand Katherine Rush, nu
biträdande professor vid Auburn University och postdoktorala medarbetaren
Kaiyuan Zheng utvecklat ett nytt protokoll för att ge tillräckligt med stabilt
HgcAB för att kunna undersöka hur det omvandlar kvicksilver till
metylkvicksilver.
– Vi har jobbat med många väldigt svåra proteiner,
men den här hade allt man inte vill ha i ett protein om man ville rena det. Det
var väldigt komplicerat, beskriver Ragsdale.
När teamet hade renat tillräckligt med HgcAB
transporterade de proverna – kylda med flytande kväve och avskärmade från ljus
– till SSRL för röntgenabsorptionsspektroskopimätningar. Där använde
SSRL-forskaren Macon Abernathy en metod som kallas extended X-ray absorption
fine structure spectroscopy för att studera HgcAB.
Medan tidigare studier antog att metylgruppen i
fråga kom från metyltetrahydrofolat, en vanlig metyldonator vid cellulära
reaktioner finner den nya studien att den kom av SAM istället. Forskarna sa att
resultaten, som begränsar sig till de viktigaste aktörerna i produktionen av
metylkvicksilver, kan hjälpa till i utvecklingen av miljösaneringsstrategier.
"Ingen har provat det ännu, men kanske kan
analoger till SAM utvecklas som kan ta itu med metylkvicksilver i miljön",
säger Ragsdale.
SSRL är en användaranläggning för DOE Office of
Science. SSRL Structural Molecular Biology-programmet stöds av DOE Office of
Science och NIH National Institute of General Medical Sciences.
Ännu finns kvicksilver i fisk vilket kan förvåna då kcicksilverbetat utsäde som var en av anledningarna till förgiftning och fågeldöd på 1960 talet ligger långt tillbaka i tiden nu. Men kanske förklaringen finns här.
