N. maritimus asetil-CoA/Propiyonil-CoA karboksilaz enziminin X-ışını kristalografisi ile yapısal çalışmaları

Arke alemi, gezegenimizde en geniş dağılıma sahip prokaryotik yaşam formlarını içinde barındırır. Bu alemin üyelerinin çoğu ekstrem ortamlarda yaşayarak inorganik bileşikleri organik bileşiklere dönüştürmeleri açısından büyük öneme sahiptirler. Crenarchaeota ve Thaumarchaeota şubelerine ait birçok amonyak oksitleyici arkenin, 3- hidroksipropionat/4-hidroksibutirat (HP/HB) döngüsü adı verilen bir karbon sabitleme yolağı kullanarak inorganik karbonu organik karbona asimile ettikleri bilinmektedir. Bunların yanı sıra, Thaumarcheota şubesinin denizlerde yaşayan üyelerinin HP/HB döngüsünün değiştirilmiş bir versiyonunu kullandıkları anlaşılmıştır. Bu organizmalar arasında N. maritimus türünün aerobik koşullar altında enerji açısından en verimli karbon sabitleme mekanizmasını kullandığı keşfedilmiştir. Bu özellik, N. maritimus'a aşırı oligotrofik ortamlarda yaşayabilmesi için çeşitli avantajlar sağlar. HP/HB döngüsünde asetil-CoA ve propiyonil-CoA moleküllerinin karboksilasyonu, bu döngüdeki öncü moleküllerin üretilmesini sağladığı için, döngünün devamlılığının sağlanmasında önemli bir yere sahiptir. Önemli olarak, N. maritimus asetil-CoA ve propiyonil-CoA moleküllerinin her ikisini de yalnızca bir adet çift işlevli asetil-CoA/propiyonil-CoA karboksilaz enzimi kullanarak karboksiller. Bu enzim karboksiltransferaz Nmar_0272, karbomoil fosfat sentaz Nmar_0273 ve biyotin-lipoil bağlanma alanı içeren protein Nmar_0274 olmak üzere üç adet alt birimden oluşur. Bu üç alt birim bir araya gelerek işlevsel bir protein kompleksi oluştururlar. Bu çalışmada Nmar_0272 ve Nmar_0274 alt birimlerinin saflaştırma ve kristalizasyonu yapılmış; bununla birlikte karboksiltransferaz alt birimi Nmar_0272 proteininin ilk üç boyutlu yapısı belirlenmiştir. Elde ettiğimiz bu yapı 2.26 Å çözünürlükte ve P63 uzay grubu simetrisinde bir apo-form dimer yapısı sergilemektedir. Bunlara ek olarak, modelimizdeki belirlenmemiş bölgeler, homoloji modelleme ve yapay zeka tabanlı programlar kullanılarak yeniden oluşturulmuştur. Bu çalışmamız yeni bir protein yapısı ortaya koymakla birlikte, deniz Thaumarcheota'larının karbon sabitleme mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına ışık tutmayı hedeflemektedir.