细菌酶捕获和分解PFAS分子

高度不可降解的化学物质，如PFAS和杀虫剂，在某些情况下可能具有有用的特性，但之后对自然界来说极难去除。现在，奥胡斯大学的研究人员发现，某些细菌使用一种充当分子胡桃夹子的酶来粉碎有害物质。

所有细胞都含有大量的酶，每种酶都像一台执行特定任务的小型机器。在大肠杆菌内部，研究人员发现了一种酶C-P裂解酶，使微生物能够降解高度稳定的化学物质。通过快速冷冻纯化的酶样品，研究人员成功地捕获了两种不同状态的分子胡桃夹子，分别代表开放和封闭形式。结果表明，细菌利用来自细胞能量源ATP的能量来打开和关闭胡桃夹子。

“我们的发现非常令人兴奋，”前博士生和论文的第一作者Søren Kirk Amstrup说，他现在在哥本哈根大学担任研究员，“因为它展示了大自然如何设法利用来自其他系统的模块来实现新功能。在这种情况下，两个相似的ATP消耗模块(主要从转运蛋白中已知)已经放在一起，以便能够打开和关闭酶。

新的发现表明，当酶关闭时，麻烦的化学物质被困在里面，在那里它们被分解。C-P裂解酶对一种称为膦酸盐的物质具有特异性，其用作农业中的杀虫剂(例如RoundUp️)和针对某些感染的抗生素。

由于其高度稳定的性质，这种类型的物质可以抑制其他酶，在感染期间阻止植物杂草或细菌的生长。但之后，它们可能很难摆脱。“探索描述我们在环境中使用的化学品如何自然转化的系统是令人欣慰的，”Søren Amstrup说，他本人来自一个广泛使用RoundUp️的农业家庭。

“深入了解这种酶的机制是非常迷人的，这种酶在自然界中已经存在了数十亿年，我们是第一个看到的，”奥胡斯大学C-P裂解酶领导工作的Ditlev Egeskov Brodersen教授说。“这种酶已经知道了40多年，但直到现在才知道其机制，”他继续说道。“我们已经为此工作了10年，仍然不了解胡桃夹子关闭时发生的一切，但我们进展顺利，我们可能会到达那里。

最近发表在《自然通讯》杂志上的研究结果有望有助于开发通过分解困难物质存活的专用细菌菌株，因此可能对未来在农业中使用农药具有重要意义。