Suche
Mein Konto
Proboj u istraživanju metana: Kako mikrobi mogu spasiti našu klimu!
Istraživači s TU Berlin i Sveučilišta u Marburgu postižu napredak s metil koenzim M reduktazom. Rezultati objavljeni u “Nature”.
Proboj u istraživanju metana: Kako mikrobi mogu spasiti našu klimu!
Istraživači u Centru za sintetičku mikrobiologiju (SYNMIKRO) na Sveučilištu Philipps u Marburgu i TU Berlin postigli su značajan napredak u razumijevanju metil-koenzim M reduktaze (MCR). Ovaj enzim igra ključnu ulogu u biološkoj proizvodnji metana i jedan je od najzastupljenijih enzima na Zemlji. Rezultati ovog istraživanja objavljeni su u renomiranom časopisu Nature i pokazuju izuzetnu evolucijsku povezanost s procesima fiksacije dušika koji su ključni za globalni ciklus dušika, jer mikroorganizmi apsorbiraju i pretvaraju dušik iz zraka. Glasno TU Berlin Ovaj napredak ključan je za bolje rješavanje izazova u energetskom sektoru i klimatskim promjenama.
Dr. Christian Lorent, koautor studije, ističe da metanogene arheje godišnje proizvedu do milijardu tona metana. Ove emisije doprinose globalnom zatopljenju, ali također nude potencijal kao obnovljivi izvor energije. MCR je odgovoran za proizvodnju metana u složenom biokemijskom procesu, a istraživački tim je izolirao i karakterizirao aktivacijski kompleks MCR iz Methanococcus maripaludis. Također je identificirao značajan utjecaj malog proteina zvanog McrC, koji aktivira MCR u procesu ovisnom o ATP-u. Ovo otkriće produbljuje naše razumijevanje molekularnih mehanizama koji leže u osnovi proizvodnje metana.
Uloga MCR u metanogenezi
MCR katalizira završni korak metanogeneze i također igra ključnu ulogu u anaerobnoj oksidaciji metana. Struktura MCR-a uključuje jedinstveni nikal tetrahidrokorfinoid, također poznat kao koenzim F430, i razne neobične posttranslacijske modifikacije (PTM). Ove modifikacije su presudne za funkciju enzima, koji se u metanogenim arhejama pojavljuje kao dva izoenzima (MCRI i MCRII). Novi tip, MCRIII, identificiran je u Methanococcales. Međutim, do danas je provedeno malo studija o ovim modifikacijama. Istaknuto u opsežnom pregledu trenutnog znanja o MCR-u i njegovim PTM-ovima PMCID da su potrebna buduća istraživanja kako bi se bolje razumjele funkcije PTM-a i njihov utjecaj na aktivnost i stabilnost MCR-a.
Aktivno mjesto MCR-a sadrži koenzim F430, čiji ion nikla katalizira potrebne redoks reakcije u Ni(1+) oksidacijskom stanju. Mehanizmi reakcije na aktivnom mjestu uključuju dva supstrata i proizvode metan i druge produkte, a istražuju se tri moguća mehanizma za ovu reakciju. Ova saznanja važna su ne samo za temeljna istraživanja, već i za razvoj novih tehnologija za dobivanje energije iz bioloških izvora.
Otkriće triju specijaliziranih metalnih kompleksa potrebnih za mehanizam aktivacije MCR-a pokazuje paralele s katalizatorima koji se nalaze u nitrogenazi. Sličnost između ovih sustava sugerira da bi moglo postojati zajedničko evolucijsko podrijetlo, naglašavajući opću složenost i prilagodljivost bioloških katalizatora. Dr. Lorent stoga poziva na intenziviranje istraživanja prirodnih katalizatora za proizvodnju energije i zaštitu klime.