Predição em larga escala de citochromes multi-heme de membrana externa revela diversidade oculta de bactérias eletroativas e suas vias subjacentes

Os citochromes multi-heme (MHCs), junto com proteínas acessórias como porinas e citochromes periplásmicos, permitem que micróbios transportem elétrons entre a membrana citoplasmática e substratos extracelulares (por exemplo, minerais, eletrodos, outras células). A transferência de elétrons extracelulares (EET) foi descrita em múltiplos sistemas; no entanto, a ampla diversidade filogenética e mecanística dessas vias é menos clara. Uma característica comum em sistemas capazes de EET é a presença de MHCs, na forma de complexos porina-citochrome, polímeros de citochrome semelhantes a pili e citochromes extracelulares ancorados em lipídios. Aqui, apresentamos o MHCscan - uma ferramenta de software para identificar MHCs e potencial capacidade de EET. Usando o MHCscan, escaneamos cerca de 60.000 montagens bacterianas e 2.000 montagens arqueais, e identificamos uma diversidade de MHCs, muitos dos quais representam enzimas cuja função é desconhecida, e muitos encontrados em organismos que não eram previamente conhecidos como eletroativos. No total, nosso escaneamento identificou cerca de 1.400 enzimas únicas, cada uma codificando mais de 10 motivos de ligação de heme. Em nossa análise, também encontramos evidências de modularidade e flexibilidade nas vias de EET dependentes de MHC, e sugerimos que MHCs podem ser muito mais comuns do que anteriormente reconhecido, com muitos aspectos ainda a serem descobertos. Apresentamos o MHCscan como uma ferramenta de software leve e amigável, que está disponível gratuitamente: https://github.com/Arkadiy-Garber/MHCscan.