A wide variety of fruits and vegeta

A wide variety of fruits and vegetables contain oxalate. But humans and most other animals lack the ability to metabolize this molecule—that is, to break it down while digesting it. And so for some people, a buildup of oxalate is associated with kidney stones, arthritis, and even kidney failure.

At the same time, some plants, fungi, and bacteria are able to break down oxalate. Now MIT scientists, in collaboration with colleagues at the University of Michigan, have identified a previously unknown mechanism through which this process occurs, a discovery that could help researchers drive toward new ways of lessening oxalate's harmful effects on humans.

The team used X-ray crystallography to identify precisely how a recently-discovered enzyme, thiamine pyrophosphate-dependent oxalate oxidoreductase (OOR), metabolizes oxalate using a "bait-and-switch" mechanism to break apart the troublesome molecule.

"This is unprecedented chemistry, what this enzyme does," says Catherine Drennan, a professor of biology and chemistry at MIT, whose lab team made the discovery. "This particular enzyme just takes it [oxalate] and splits it. It's always fantastic when the structure shows you the answer and it's something you never guessed."
"Simple, elegant, beautiful"

The findings are detailed in a newly published paper, "One-carbon chemistry of oxalate oxidoreductase captured by X-ray crystallography," appearing today in Proceedings of the National Academy of Sciences. Drennan is the corresponding author of the paper.
The molecule oxalate has two carbon atoms and four oxygen atoms. The carbons are connected to each other, and each connects separately to two oxygen atoms. Crucially, it also has a double negative charge coming from two "extra" electrons in the molecule.
The OOR enzyme, a large and complex molecule, binds with oxalate in such a way as to neutralize the negative charge, and, in a separate action, it breaks the carbon-carbon bond at the center of oxalate. This is what the researchers call the "bait-and-switch" process—because the enzyme first binds oxalate using its positive charge to attract the negatively charged molecule, before altering the charge environment through two protein movements in order to break the oxalate down.

"There are [just] these two movements," Drennan observes. "The simplest things are the most elegant and beautiful."

The researchers made the discovery through X-ray crystallography, which reveals molecular structures at the atomic scale. By taking a series of X-rays during the OOR-oxalate reaction process, they were able to determine the dynamics of the interaction through which OOP metabolizes oxalate.

"By solving a number of structures, I call them snapshots, we can watch in a way the action take place, because we have a series of pictures at various different time-points along the reaction mechanism," Drennan explains. "And that's super-cool. I think my favorite thing about crystallography is when you can do that."

Ultimately, Drennan and her colleagues hope that identifying the mechanism of oxalate breakdown will help scientists figure out some ways of letting people reduce their oxalate levels if needed. Some people, as Drennan notes, carry the bacteria that can metabolize oxalate, but other people do not.

Drennan suggests it will be increasingly useful to grasp how these kinds of processes, or our lack of them, factor into human health issues.

"We have kind of been ignoring this huge aspect of human health," Drennan says. "I think as we start understanding the importance of those microbes [that are] doing chemistry for us, I think we're going to really appreciate it."

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ผักและผลไม้ที่หลากหลายประกอบด้วยออกซาเลต แต่มนุษย์และสัตว์อื่น ๆ ส่วนใหญ่ขาดความสามารถในการ metabolize โมเลกุลนี้ — นั่นคือ การทำลายลงในขณะที่ digesting ก็ และดังนั้น สำหรับบางคน โลหิตของออกซาเลตจะสัมพันธ์กับนิ่วในไต โรคไขข้อ และแม้กระทั่งโรคไตล้มเหลวในเวลาเดียวกัน และบางอย่างพืช เชื้อรา แบคทีเรียได้สามารถแบ่งออกซาเลต ขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ MIT ร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน ได้ระบุก่อนหน้านี้ไม่รู้จักกลไกซึ่งกระบวนการนี้เกิดขึ้น ดิสคัฟเวอรี่ที่จะช่วยให้นักวิจัยไดรฟ์ไปยังรูปแบบใหม่ของ lessening อันตรายของออกซาเลตในมนุษย์ทีมงานใช้เอกซเรย์ผลิกศาสตร์ระบุชัดเจนว่าการค้นพบล่าสุดเอนไซม์ oxidoreductase pyrophosphate-ขึ้นอยู่กับออกซาเลตไทอามีน (OOR), metabolizes ออกซาเลตที่ใช้ระบบ "เหยื่อ และสลับ" เพื่อแยกโมเลกุลซึง"นี้เป็นประวัติการณ์เคมี เอนไซม์นี้อะไร กล่าวว่า แคทเธอรี Drennan ศาสตราจารย์วิชาชีววิทยาและเคมีที่ MIT ทีมปฏิบัติการที่ทำการค้นพบ "เอนไซม์นี้เฉพาะแค่ใช้มัน [ออกซาเลต] และแยก สเตเดี้ยมเสมอเมื่อโครงสร้างแสดงคำตอบ และเป็นสิ่งที่คุณไม่เคยเดา""เรียบง่าย สวยงาม สวยงาม"ผลการวิจัยมีรายละเอียดในเอกสารเผยแพร่ใหม่ "คาร์บอนหนึ่งเคมีของออกซาเลต oxidoreductase จากเอกซเรย์ผลิกศาสตร์ ปรากฏวันนี้ในวิชาการสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ Drennan เป็นผู้เขียนที่สอดคล้องกันของกระดาษออกซาเลตโมเลกุลมีคาร์บอน 2 อะตอมและออกซิเจนสี่อะตอม Carbons เชื่อมต่อกัน และแต่ละเชื่อมต่อแยกออกซิเจนสองอะตอม ยัง ยังมีประจุลบคู่มาจากอิเล็กตรอน "พิเศษ" สองในโมเลกุลOOR เอนไซม์ โมเลกุลมีขนาดใหญ่ และซับซ้อน binds กับออกซาเลตในลักษณะเป็นแก้ประจุลบ และ ในการดำเนินการแยก แบ่งพันธะคาร์บอนคาร์บอนของออกซาเลต นี่คือสิ่งที่นักวิจัยเรียกการ "เหยื่อ และสลับ" – เนื่องจากเอนไซม์ binds ออกซาเลตที่ใช้ค่าเป็นบวกจะดึงดูดโมเลกุลส่งชำระ ก่อนที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมค่าธรรมเนียมย้ายโปรตีนสองเพื่อแบ่งออกซาเลตแรก"มีความเคลื่อนไหวเหล่านี้ [เพียงแค่] สอง Drennan พิจารณา "สิ่งที่ง่ายที่สุดจะหรูหราที่สุด และสวยงาม"นักวิจัยค้นพบผ่านการเอกซเรย์ผลิกศาสตร์ ซึ่งเผยให้เห็นถึงโครงสร้างโมเลกุลในระดับอะตอมได้ โดยการนำชุดของรังสีเอกซ์ในระหว่างกระบวนการปฏิกิริยาออกซาเลต OOR พวกเขาสามารถรู้ได้ว่าของการโต้ตอบที่ OOP metabolizes ออกซาเลต"โดยแก้ไขจำนวนโครงสร้าง ฉันเรียกสแนปช็อต เราสามารถดูวิธีการทำ เพราะเรามีชุดของรูปภาพที่จุดต่าง ๆ เวลาต่าง ๆ ตามกลไกปฏิกิริยา Drennan อธิบาย "แล้วก็เย็นเตอร์รุ่น ฉันคิดว่า สิ่งที่ฉันชอบเกี่ยวกับผลิกศาสตร์เมื่อคุณสามารถทำ"ในที่สุด Drennan และหวังว่าเพื่อนร่วมงานของเธอที่ระบุกลไกของแบ่งออกซาเลตจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ คิดออกวิธีการบางอย่างให้คนลดความระดับออกซาเลตถ้าจำเป็น บางคน เป็น Drennan หมายเหตุ มีแบคทีเรียที่สามารถ metabolize ออกซาเลต แต่คนอื่น ๆ ไม่Drennan แนะนำมันจะมีประโยชน์มากขึ้นเพื่อเข้าใจกระบวนการต่าง ๆ เหล่านี้อย่างไร หรือเราขาดของพวกเขา ปัจจัยที่เป็นปัญหาสุขภาพของมนุษย์Drennan กล่าวว่า "เรามีชนิดของการละเว้นนี้กว้างใหญ่ของสุขภาพมนุษย์ "ผมคิดว่า เป็นเราเริ่มเข้าใจความสำคัญของจุลินทรีย์เหล่านั้น [ที่อยู่] ทำเคมีสำหรับเรา ผมคิดว่า เรากำลังจะไปชื่นชมมัน"

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ความหลากหลายของผักและผลไม้มีอ็อกซาเลต แต่มนุษย์และสัตว์อื่น ๆส่วนใหญ่ไม่มีความสามารถ ที่จะเผาผลาญนี้โมเลกุลนั้น จะทำลายมันลงในขณะที่ย่อยมัน ดังนั้น สำหรับบางคน การสะสมของออกซาเลตเกี่ยวข้องกับนิ่วในไต โรคไขข้ออักเสบ และไตวาย

ในเวลาเดียวกัน , พืชบางชนิด , เชื้อรา และแบคทีเรีย สามารถ แบ่ง ออกซาเลท .ตอนนี้ MIT นักวิทยาศาสตร์ ในความร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน ระบุกลไกที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ที่ผ่านกระบวนการนี้เกิดขึ้น การค้นพบที่สามารถช่วยผลักดันนักวิจัยที่มีต่อวิธีการใหม่ของการลดออกซาเลตเป็นอันตรายต่อมนุษย์

ทีมที่ใช้รังสีเอกซ์ที่จะระบุได้อย่างแม่นยำว่า เมื่อเร็วๆ นี้พบว่าเอนไซม์ไทอะมีนไพโรอนุตอ ซิโดรีดักเทส ( เกี่ยวกับ ) , การเผาผลาญอาหารตโดยใช้ " เหยื่อและสวิทช์ " กลไกการแยกโมเลกุลลำบาก

" นี้คือเคมี เคยว่าเอนไซม์นี้ว่า " แคทเธอรีน เดรนแนน , ศาสตราจารย์ชีววิทยาและเคมีที่ MIT , ทีมงานที่แล็บได้ค้นพบ " . เอนไซม์นี้โดยเฉพาะ เพียงแค่มัน [ ต ] และแยกมันมันน่าอัศจรรย์เสมอเมื่อโครงสร้างแสดงคำตอบและมันเป็นสิ่งที่คุณไม่เคยคิดว่า "
" Simple , สง่างาม , สวยงาม "

ข้อมูลรายละเอียดในการตีพิมพ์ใหม่กระดาษเคมี " คาร์บอนหนึ่งตอ ซิโดรีดักเทสถ่ายโดยรังสีเอกซ์ วันนี้ " ปรากฏในการดําเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เดรนแนนเป็นผู้เขียนที่กระดาษ
โมเลกุลมี 2 อะตอม และออกซิเจน ออกซาเลตคาร์บอน 4 อะตอม ส่วนคาร์บอนเชื่อมต่อกับแต่ละอื่น ๆและแต่ละเชื่อมต่อแยกไปสองอะตอมออกซิเจน ส่วนใหญ่ก็ยังมีคู่ประจุลบมาจากสอง " พิเศษ " อิเล็กตรอนในโมเลกุล
เกี่ยวกับเอนไซม์ เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่และซับซ้อน , ผูกกับออกซาเลตในลักษณะเช่นการแก้ค่าลบ และ ในการแยกมันทำลายคาร์บอนพันธบัตรที่ศูนย์ของอ็อกซาเลต นี่คือสิ่งที่นักวิจัยเรียก " เหยื่อและกระบวนการเปลี่ยน " เพราะเอนไซม์แรกผูกตใช้ประจุบวก ประจุลบจะดึงดูดโมเลกุลก่อนที่การเปลี่ยนแปลงค่าธรรมเนียมสิ่งแวดล้อมผ่านสองโปรตีนการเคลื่อนไหวเพื่อแบ่งออกซาเลทลง

" มี [ แค่ ] สองคนนี้การเคลื่อนไหว " เดรนแนนสังเกต" สิ่งที่ง่ายที่สุดคือการที่หรูหราที่สุดและสวยงาม . "

นักวิจัยได้ทำการค้นพบรังสีเอ็กซ์ ซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างโมเลกุลในระดับอะตอม โดยการใช้ชุดของรังสีเอกซ์ในระหว่างกระบวนการเกี่ยวกับออกซาเลตปฏิกิริยาที่พวกเขาสามารถที่จะตรวจสอบพลวัตของการปฏิสัมพันธ์ผ่านการเผาผลาญอาหารซึ่ง OOP ออกซาเลท

" โดยการแก้ไขจำนวนของโครงสร้างผมเรียกพวกเขาภาพรวม , เราสามารถดูในวิธีการใช้สถานที่ เพราะเรามีชุดของภาพที่เวลาต่าง ๆจุดตามกลไกการเกิดปฏิกิริยา " เดรนแนนอธิบาย” และที่เจ๋งสุดๆ ฉันคิดว่าสิ่งที่ชื่นชอบของฉันเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์คือเมื่อคุณสามารถทำมันได้ "

ในที่สุดเดรนแนนและเพื่อนร่วมงานของเธอหวังว่าระบุกลไกออกซาเลตรายละเอียดจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจวิธีการบางอย่างให้คนลดระดับออกซาเลตของพวกเขาหากจำเป็น บางคนเป็น เดรนแนนบันทึก มีแบคทีเรียที่สามารถเผาผลาญอ็อกซาเลต แต่คนอื่น ๆ ไม่ได้

เดรนแนนแนะนำก็จะมากขึ้นเป็นประโยชน์ที่จะเข้าใจวิธีการเหล่านี้ชนิดของกระบวนการของเราหรือขาดมันปัจจัยที่เป็นปัญหาสุขภาพของมนุษย์

" เราก็แบบไม่สนใจด้านนี้มากของสุขภาพของมนุษย์ , " เดรนแนนบอกว่า " . ฉันคิดว่าเราเริ่มเข้าใจความสำคัญของจุลินทรีย์ [ ที่ ] ทำเคมี สำหรับเรา เราคิดว่าเราจะไปจริงๆขอบคุณมัน . "