Пробив в изследването на метана: Как микробите могат да спасят нашия климат!

Пробив в изследването на метана: Как микробите могат да спасят нашия климат!

Изследователи от Центъра за синтетична микробиология (SYNMIKRO) към Philipps University of Marburg и TU Berlin постигнаха значителен напредък в разбирането на метил-коензим М редуктаза (MCR). Този ензим играе съществена роля в биологичното производство на метан и е един от най-разпространените ензими на Земята. Резултатите от това изследване са публикувани в известното списание Nature и показват забележителна еволюционна връзка с процесите на фиксиране на азота, които са централни за глобалния азотен цикъл, тъй като микроорганизмите абсорбират и преобразуват азота от въздуха. Силно ТУ Берлин Този пробив е от решаващо значение за по-добро справяне с предизвикателствата в енергийния сектор и изменението на климата.

Д-р Кристиан Лорент, съавтор на изследването, подчертава, че до един милиард тона метан се произвеждат годишно от метаногенни археи. Тези емисии допринасят за глобалното затопляне, но също така предлагат потенциал като възобновяем източник на енергия. MCR е отговорен за производството на метан в сложен биохимичен процес и изследователският екип изолира и характеризира комплекса за активиране на MCR от Methanococcus maripaludis. Той също така идентифицира значително влияние на малък протеин, наречен McrC, който активира MCR в ATP-зависим процес. Това откритие задълбочава нашето разбиране за молекулярните механизми, които са в основата на производството на метан.

Ролята на MCR в метаногенезата

MCR катализира последния етап от метаногенезата и също така играе решаваща роля в анаеробното окисление на метана. Структурата на MCR включва уникален никелов тетрахидрокорфиноид, известен също като коензим F430, и различни необичайни пост-транслационни модификации (PTM). Тези модификации са от решаващо значение за функцията на ензима, който се среща в метаногенните археи като два изоензима (MCRI и MCRII). Нов тип, MCRIII, беше идентифициран в Methanococcales. До момента обаче са проведени малко проучвания върху тези модификации. Подчертано в изчерпателен преглед на текущите познания за MCR и неговите PTM PMCID че са необходими бъдещи изследвания за по-добро разбиране на функциите на PTM и тяхното влияние върху активността и стабилността на MCR.

Активният център на MCR съдържа коензим F430, чийто никелов йон катализира необходимите редокс реакции в Ni(1+) окислително състояние. Реакционните механизми в активното място включват два субстрата и произвеждат метан и други продукти, като се изследват три възможни механизма за тази реакция. Тези открития са важни не само за фундаменталните изследвания, но и за разработването на нови технологии за генериране на енергия от биологични източници.

Откриването на трите специализирани метални комплекса, необходими за механизма на активиране на MCR, показва паралели с катализаторите, открити в нитрогеназата. Сходството между тези системи предполага, че може да има общ еволюционен произход, подчертавайки общата сложност и адаптивност на биологичните катализатори. Затова д-р Лорент призовава за засилване на изследванията на естествените катализатори за производство на енергия и опазване на климата.