Галофильные белки микробов могут стать решением при очистке утечки радиоактивных ионов стронция и цезия во время аварии на атомной электростанции «Фукусима Дайичи» в Японии. Рентгеновская структура фермента бета-лактамазы одного из таких галофильных микробов Хромохалобактери показывает, что он имеет высокоселективные участки связывания цезия.
Исследователи Японского агентства по атомной энергии в городе Токай, Ибараки, совместно с сотрудниками Синхротронного исследовательского центра в Каре, Кагосима, и Университета штата Флорида, Таллахасси, США, исследовали структуру фермента при разрешении 1,8-2,9 ангстрем. Аномальная дифракция рентгеновских лучей также показала в белке участки связывания ионов Sr2+ и Cs+, сообщают авторы. Команда продемонстрировала, как можно найти ионы цезия в определенном месте в пределах белка даже в присутствии девятикратного молярного избытка ионов натрия, который, как правило, вытесняет любой связывающий участок.
Интересно, что присутствие ионов стронция и цезия не уменьшает активность фермента, определенного с использованием изотермической калориметрии титрования. «Наблюдение избирательных цезийсвязывающих участков предоставляет важную информацию, которая будет полезна для создания искусственных участков связывания цезия, которые могут быть полезны в биоремедиации радиоактивных изотопов», — объясняет команда. Известно, что белки галофильных бактерий состоят из множества кислых аминокислот, и поэтому их кислая поверхность может взаимодействовать с различными ионами металлов. Существует двенадцать типов таких ферментов, зарегистрированных в Банке данных белков, которые могут связываться с ионами натрия, магния, калия, кальция, железа, цинка, стронция и кадмия. Действительно, присутствие этих материалов в различных ферментах, как правило, является необходимым условием для поддержания их структуры и функциональности. Благодаря этому команда рассудила, что белки галофилов могут быть полезны в качестве «молекулярных швабр» для выделения благородных металлов из смесей или в рекультивации, когда необходимо выборочно извлечь ионы токсичных металлов с определенного участка. Более конкретно, белки могут выступать в качестве модели для искусственных реагентов, используемых в этом контексте. Что касается аварии на «Фукусиме», исследователи объясняют, что большая часть радиоактивного цезия была депонирована в земле на месте аварии.
Радиоактивность порядка 2,4 пБк зафиксирована в почвенных частицах, включая выветриваемый биотит и слюдяные минералы, найденные во многих магматических и метаморфических породах. Большая часть грунта была удалена, но вопрос извлечения радиоактивных элементов и безопасной утилизации не был учтен. Кроме того, оставшаяся почва также загрязнена. Ученые предполагают, что белковые абсорбенты, связанные с бета-лактамазой Хромохалобактери, могут быть созданы синтетически. Гены такого агента можно заложить в новые сорта растений, которые будут выращены на месте. Белковый абсорбент, сосредоточенный в корнях растений, будет вытягивать цезий, затем избавляясь от радиоактивной растительности, остается очищенная почва.
