Suche
Mein Konto
Průlom ve výzkumu metanu: Jak mohou mikrobi zachránit naše klima!
Výzkumníci z TU Berlin a University of Marburg dosáhli průlomu s methylkoenzymem M reduktázou. Výsledky publikované v „Přírodě“.
Průlom ve výzkumu metanu: Jak mohou mikrobi zachránit naše klima!
Výzkumníci z Centra pro syntetickou mikrobiologii (SYNMIKRO) na Philipps University of Marburg a TU Berlin dosáhli významného pokroku v pochopení methyl-koenzym M reduktázy (MCR). Tento enzym hraje zásadní roli v biologické produkci metanu a je jedním z nejrozšířenějších enzymů na Zemi. Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v renomovaném časopise Nature a ukazují pozoruhodné evoluční spojení s procesy fixace dusíku, které jsou zásadní pro globální cyklus dusíku, protože mikroorganismy absorbují a přeměňují dusík ze vzduchu. Hlasitý TU Berlín Tento průlom je zásadní pro lepší řešení problémů v odvětví energetiky a změny klimatu.
Dr. Christian Lorent, spoluautor studie, zdůrazňuje, že metanogenní archaea ročně vyprodukuje až miliardu tun metanu. Tyto emise přispívají ke globálnímu oteplování, ale také nabízejí potenciál jako obnovitelný zdroj energie. MCR je zodpovědný za produkci metanu v komplexním biochemickém procesu a výzkumný tým izoloval a charakterizoval aktivační komplex MCR z Methanococcus maripaludis. Identifikoval také významný vliv malého proteinu zvaného McrC, který aktivuje MCR v procesu závislém na ATP. Tento objev prohlubuje naše chápání molekulárních mechanismů, které jsou základem produkce metanu.
Role MCR v metanogenezi
MCR katalyzuje poslední krok methanogeneze a hraje také klíčovou roli v anaerobní oxidaci metanu. Struktura MCR zahrnuje jedinečný nikl tetrahydrokorfinoid, také známý jako koenzym F430, a různé neobvyklé posttranslační modifikace (PTM). Tyto modifikace jsou klíčové pro funkci enzymu, který se v metanogenních archeích vyskytuje jako dva izoenzymy (MCRI a MCRII). Nový typ, MCRIII, byl identifikován u Methanococcales. Dosud však bylo o těchto modifikacích provedeno jen málo studií. Zvýrazněno v komplexním přehledu současných znalostí MCR a jeho PTM PMCID že budoucí výzkum je nutný k lepšímu pochopení funkcí PTM a jejich vlivu na aktivitu a stabilitu MCR.
Aktivní místo MCR obsahuje koenzym F430, jehož iont niklu katalyzuje nezbytné redoxní reakce v oxidačním stavu Ni(1+). Reakční mechanismy v aktivním místě zahrnují dva substráty a produkují metan a další produkty, přičemž jsou zkoumány tři možné mechanismy této reakce. Tyto poznatky jsou důležité nejen pro základní výzkum, ale také pro vývoj nových technologií pro výrobu energie z biologických zdrojů.
Objev tří specializovaných kovových komplexů potřebných pro aktivační mechanismus MCR ukazuje paralely s katalyzátory nalezenými v dusíkaté látce. Podobnost mezi těmito systémy naznačuje, že může existovat společný evoluční původ, což zdůrazňuje obecnou složitost a přizpůsobivost biologických katalyzátorů. Dr. Lorent proto vyzývá k zintenzivnění výzkumu přírodních katalyzátorů pro výrobu energie a ochranu klimatu.