Недавно открытый протеин ланмодулин способен обнаруживать и аккумулировать лантаноиды — редкоземельные металлы, используемые в производстве смартфонах. Два исследования, выполненных в Университете штата Пенсильвания, посвящены протеину, способного в сотни миллионов раз эффективнее связывать со своими структурами редкоземельные металлы, чем другие элементы.

Статья о первом исследовании, опубликованная в Journal of the American Chemical Society, даёт описание этого протеина, а вторая статья, опубликованная журналом Biochemistry, рассказывает о его структуре, в которой, возможно, кроются причины уникальной избирательности в отношении лантаноидов.

Подпись к изображению: Структурная модель формы белка ланмодулина, протеина, обладающего способностью в сотни миллионов раз эффективнее образовывать связи с лантаноидами —  редкоземельными металлами, чем с другими элементами

Этот протеин, названный «ланмодулином», был обнаружен в бактерии Methylobacterium extorquens, которая живёт на листьях растений и в почве и играет важную роль в круговороте углерода в природе. Этим бактериям требуются лантаноиды для нормальной работы некоторых энзимов, в том числе участвующих в переработке углерода, необходимого для роста бактерий.

При отсутствии редкоземельных металлов протеин в основном неструктурирован, а при их появлении протеин обретает компактную чёткую структуру.

В этом компактном состоянии присутствуют четыре структуры, названные «EF hands». Клетки человека содержат много протеинов с такими структурами, которые помогают использовать кальций при генерации сигналов нейронами и при сокращении мышц. Эти протеины также связывают лантаноиды, хотя для физиологии человека последние не актуальны, но только в сотни раз сильнее, чем кальций. Компактная форма ланмодулина также содержит аминокислоту пролин в каждой из структур EF hands, что может способствовать селективности протеина в отношении лантаноидов.

Понимание причин такой избирательности протеина может пригодиться в промышленной добыче лантаноидов, в том числе для технологии их извлечения из отходов горнодобывающей промышленности.

Рентабельное получение редкоземельных элементов из таких отходов и их отделение от других металлов является сложной задачей, как из-за низкого содержания этих элементов, так и по причине их малой растворимости, что требует больших объёмов кислоты для их удержания в растворе.