Kyselina laderranová. Kredit: Science.
Žebříkany
Ladderany (z anglického ladder = žebřík) jsou organické látky s čtyřuhlíkatým cyklem. Pokud máte nějaké ponětí o organické chemii, už jste určitě zbystřili, protože základní poučka zní, že čtyřulíkaté cykly jsou velmi nestabilní. A považte, že tyto molekuly jich mají dokonce několik vedle sebe. Od toho se také odvozuje jejich název ladderany podle podobnosti se žebříkem.
Tyto látky byly objeveny v kmeni bakterií Planctomycetes, které jsou unikátní hned z několika ohledů. Například sice jako správné bakterie nemají buněčné jádro, ale jejich DNA může být oddělena invaginací buněčné membrány v čemsi podobném buněčnému jádru. Nás ovšem zajímá jiný kompartment zvaný anammoxosom. V těchto kompartmentech probíhá anaerobní oxidace amoniaku (anglicky anaerobic ammonium oxidation, zkráceně anammox), při které vzniká molekulární dusík oxidací amoniaku s dusitanem jako konečným akceptorem elektronů.
NH+4 + NO-2 –> N2 +H2O
Během toho se vytváří protonový gradient, který je následně využit pro syntézu ATP, podobně jako u fotosyntézy, nebo buněčného dýchání. Ovšem mezistupni této reakce jsou hydrazin (N2H4) a hydroxylamin (NH2OH) – obě látky jsou vysoce nestabilní a toxické, hydrazin se používá jako palivo do raket. Nic, co byste chtěli nechat potulovat se po buňce. Proto bakterie tuto reakci uzavírají do již zmíněného anammoxosomu, v jehož membráně jsou právě ladderany. Ty tvoří i více než 50 % této membrány a výrazně snižují její propustnost, jak pro protony, tak pro toxický hydrazin a hydroxylamin.
Sladkosti z opadků
Svět má – kromě stovky horších – 2 problémy. Topí se v plastech a nedostává se mu vanilky.
Žijeme v době plastové a protože plasty jsou většinou spíše odolné k odbourávání, hromadí se v přírodě, kde se rozpadají na tzv. mikroplasty, které narušují životní prostředí. Jen před pár dny publikovali vědci zprávu, že poprvé detekovali mikroplasty i v krvi (anglicky zde, česky zde). Ročně vyprodukujeme 50 miliónů tun PET odpadu. Je sice možné ho recyklovat, ale většinou to vede k produktům nižší kvality.
Vanilka je koření získávané ze tří druhů orchidejí rodu Vanilla. Pěstování orchidejí je velmi náročné a navíc se jim daří pouze na tropických ostrovech. To dělá z vanilky druhé nejdražší koření po šafránu. Hlavní složkou vanilkového aroma je vanilin, který má široké použití v potravinářství, kosmetickém průmyslu, ale také jako složka různých čistících prostředků, herbicidů apod. Jeho spotřeba prudce roste a má dosáhnout 59 000 tun v roce 2025.
Vědce napadlo tyto dva problémy zkombinovat a vyrábět vanilin z PET lahví. K tomu využili již známý postup pro recyklaci PET a zisk monomeru tereftalové kyseliny. Nově poskládali z několika enzymů metabolickou dráhu pro přeměnu tereftalové kyseliny na vanilin a produkovali tyto enzymy ve známé bakterii Escherichia coli. Optimalizací procesu dosáhli 157‑násobného zvýšení produkce vanilinu (119 mg.L-1) oproti původním podmínkám.
Neexistující Africký paradox?
Během pandemie koronaviru SARS-CoV-2 se předháněly jednotlivé státy, příp. se mlátili po hlavě oponenti v diskuzích, statistikami, jak si ta která země vede. Zatímco koronavirus kosil Západ, Africe, zdálo se, se vyhnul. Vysvětlení Afrického paradoxu byla různá – podle toho, co chtěl dotyčný právě dokázat – od nedostatečného testování, přes mladou či zdravou populaci až po dostatek vitamínu D.
V Zambijské Lusace vědci provedli výtěr z nosu zesnulým a otestovali je na přítomnost viru SARS‑CoV‑2. Pozitivní vzorky měli ve třetině případů, ovšem během tří vln (červenec 2020, leden 2021 a červen 2021) dosahovala pozitivita až 90 %. Pouze 10 % pozitivních zesnulých mělo pozitivní test i před smrtí.
Přestože pozitivita klesala s věkem zemřelého, i tak takřka pětina zesnulých ve věku do 19 let byla pozitivních na SARS‑CoV‑2. Děti do 19 let tvořily 10 % všech pozitivních případů. U skoro ¾ všech pozitivních zesnulých byl koronavirus určen jako pravděpodobný, nebo možný důvod úmrtí.
Ladderanové lipidy vyskytující se v membránách anammoxosomů. Kredit: Wikipedia. By Bholtzman - Own work, CC BY-SA 3.0
Závěr
Žebříkany
Ladderany i anammoxové bakterie opravdu existují, jen ten název žebříkany jsem si vymyslel. Téma (a celý tento článek) byl inspirován blogem In the pipeline, kde můžete nalézt více takto neobvyklých molekul nalezených v přírodě.
Ve skutečnosti však nejsou ladderany planární (v rovině), ale jsou trochu zprohýbané, viz obrázek.
Je známo 10 anammoxových druhů, ale ve skutečnosti jich bude mnohem více podle rozmanitosti známých 16S rRNA. Tomu odpovídá i fakt, že anammox reakce je důležitou částí cyklu dusíku v přírodě a snižuje primární produkci oceánů.
Sladkosti z odpadků
I toto je pravdivé. Inspiroval jsem se podcastem Talking Biotech. Zde je článek, který popisuje celý proces tvorby tohoto kmene E. coli a optimalizace produkce vanilinu.
Vědci už vyprodukovali v různých (mikro)organismech všemožné látky a tedy by nemělo být překvapením, že lze přeměnit i PET zrovna na vanilin. Jde pouze o to, vybrat (příp. vytvořit) vhodné enzymy a vytvořit z nich kaskádu, která to zvládne udělat za nás.
Neexistující Africký paradox?
I tato zpráva je bohužel pravdivá. Data byla zatím publikována ve formě preprintu.
Přestože 19milionová Zambie hlásí oficiálně pouze 4000 mrtvých na koronavirus, nadúmrtí naznačují, že jich zemřelo spíše přes 80 000 (zde). Mimochodem, podle tohoto zdroje zemřelo i v Česku do konce roku 2021 navíc 50 000 lidí, tedy o 30 % více, než je oficiálně udáváno.