科學家發現，SAM 在甲基汞的產生中發揮關鍵作用，甲基汞是一種污染海鮮的劇毒化合物。他們的發現可能有助於減少甲基汞對環境的影響。
汞具有劇毒，但當它轉化為甲基汞時，它變得特別危險——這種形式非常有害，即使是十億分之幾克也會對發育中的胎兒造成嚴重和持久的神經損傷。不幸的是，甲基汞經常透過海鮮進入我們的身體，一旦污染了我們的食物和環境，就沒有簡單的方法可以消除它。
現在，利用史丹佛同步輻射光源 (SSRL) 的高能量 X 射線美國能源部的 SLAC國家加速器實驗室研究人員意外發現了甲基汞中毒的一個主要因素——一種名為 S-腺苷-L-甲硫氨酸 (SAM) 的分子。
結果發表在美國國家科學院院刊，可以幫助研究人員找到解決甲基汞中毒的新方法。
「沒有人知道汞是如何在生物學上甲基化的，」SSRL 結構分子生物學計畫的資深科學家、該論文的合著者 Riti Sarangi 說。 「我們需要了解這個基本流程，然後才能製定有效的甲基汞修復策略。這項研究是朝著這個目標邁出的一步。
研究難以捉摸的 HgcAB 蛋白面臨的挑戰
這篇新論文的爭議點是關於甲基汞是如何產生的一個狹隘但重要的謎團。科學家知道，我們消耗的大部分汞都是從工業排放物開始的，這些汞進入水體，在那裡微生物將其轉化為甲基汞。當它在食物網中向上移動時，這種形式集中在魚類身上，最終集中在我們身上。
儘管如此，研究人員仍不確定微生物如何產生甲基汞。 Sarangi 說，一個關鍵的混雜因素是，將汞轉化為甲基汞的蛋白質系統（稱為 HgcAB）在微生物中的含量非常少，因此很難收集和純化以供研究。它也非常挑剔：最輕微的接觸氧氣和光線就會使 HgcAB 失去活性。
經過10 年的努力以及國家實驗室和大學之間的合作，密西根大學教授Steve Ragsdale、他的研究生Katherine Rush（現為奧本大學助理教授）和博士後助理Kaiyuan Cheng 開發了一種新方案，以產生足夠穩定的HgcAB最後研究它如何將汞轉化為甲基汞。
「我們已經研究了許多非常困難的蛋白質，但如果你想純化它，這種蛋白質擁有你不希望在蛋白質中擁有的一切。這非常複雜，」拉格斯代爾說。
一旦團隊純化了足夠的 HgcAB，他們就會將樣品（透過液態氮冷卻並避光）運送到 SSRL 進行 X 射線吸收光譜測量。在那裡，SSRL 副科學家 Macon Abernathy 使用一種稱為擴展 X 射線吸收精細結構光譜的方法來研究 HgcAB。
「SSRL 的 X 射線光譜設施專門用於研究生物樣本，並擁有強大的探測器系統，可以解析此類超稀釋蛋白質樣本的極弱訊號，」Sarangi 說。
SAM 在甲基汞形成中的驚人作用
雖然先前的研究假設所討論的甲基來自甲基四氫葉酸（細胞反應中常見的甲基供體），但新研究發現它是由 SAM 提供的。研究人員表示，這些結果縮小了甲基汞生產的主要參與者，可能有助於制定環境修復策略。
Ragsdale 說：“尚未有人嘗試過，但也許可以開發出 SAM 類似物來解決環境中的甲基汞問題。”
參考文獻：“S-腺苷-L-蛋氨酸是膜相關HgcAB 複合物對汞進行甲基化的意外甲基供體”，作者：Kaiyuan Cheng、Katherine W. Rush、Swapneeta S. Date、Alexander Johs、 Jerry M. Parks， Angela S. Fleischhacker、Macon J. Abernathy、Ritimukta Sarangi 和 Stephen W. Ragsdale，2024 年 11 月 15 日，美國國家科學院院刊。
DOI：10.1073/pnas.2408086121
