Áttörés a metánkutatásban: Hogyan menthetik meg klímánkat a mikrobák!

Áttörés a metánkutatásban: Hogyan menthetik meg klímánkat a mikrobák!

A marburgi Philipps Egyetem Szintetikus Mikrobiológiai Központjának (SYNMIKRO) és a TU Berlin kutatói jelentős előrelépést értek el a metil-koenzim M-reduktáz (MCR) megértésében. Ez az enzim alapvető szerepet játszik a biológiai metántermelésben, és az egyik legelterjedtebb enzim a Földön. A kutatás eredményeit a neves Nature folyóiratban tették közzé, és figyelemre méltó evolúciós kapcsolatot mutatnak a nitrogénkötési folyamatokkal, amelyek központi szerepet játszanak a globális nitrogénciklusban, mivel a mikroorganizmusok elnyelik és átalakítják a levegő nitrogénjét. Hangos TU Berlin Ez az áttörés kulcsfontosságú az energiaágazat és az éghajlatváltozás kihívásainak jobb kezeléséhez.

Dr. Christian Lorent, a tanulmány társszerzője kiemeli, hogy a metanogén archeák évente akár egymilliárd tonna metánt is termelnek. Ezek a kibocsátások hozzájárulnak a globális felmelegedéshez, de megújuló energiaforrásként is potenciált kínálnak. Az MCR egy összetett biokémiai folyamat során a metán előállításáért felelős, a kutatócsoport pedig izolálta és jellemezte a Methanococcus maripaludis MCR aktivációs komplexét. Azt is megállapította, hogy jelentős hatást gyakorol az McrC nevű kis fehérje, amely aktiválja az MCR-t egy ATP-függő folyamatban. Ez a felfedezés elmélyíti a metántermelés mögött meghúzódó molekuláris mechanizmusok megértését.

Az MCR szerepe a metanogenezisben

Az MCR katalizálja a metanogenezis utolsó lépését, és döntő szerepet játszik a metán anaerob oxidációjában is. Az MCR szerkezete egy egyedülálló nikkel-tetrahidrokorfinoidot, más néven F430 koenzimet, és különféle szokatlan poszttranszlációs módosításokat (PTM) tartalmaz. Ezek a módosítások kulcsfontosságúak az enzim működése szempontjából, amely a metanogén archaeában két izoenzimként (MCRI és MCRII) fordul elő. A Methanococcalesben egy új típust, az MCRIII-t azonosították. Azonban ez idáig kevés tanulmány készült ezekről a módosításokról. Kiemelve az MCR-rel és a PTM-ekkel kapcsolatos jelenlegi ismeretek átfogó áttekintésében PMCID hogy jövőbeli kutatásokra van szükség a PTM-ek funkcióinak és az MCR-aktivitásra és stabilitásra gyakorolt ​​hatásuk jobb megértéséhez.

Az MCR aktív helyén az F430 koenzim található, melynek nikkelionja Ni(1+) oxidációs állapotban katalizálja a szükséges redox reakciókat. Az aktív helyen zajló reakciómechanizmusok két szubsztrátot foglalnak magukban, és metánt és más termékeket termelnek, ennek a reakciónak három lehetséges mechanizmusát vizsgálják. Ezek az eredmények nemcsak az alapkutatások szempontjából fontosak, hanem a biológiai forrásokból történő energiatermelés új technológiáinak kidolgozása szempontjából is.

Az MCR aktiválási mechanizmusához szükséges három speciális fémkomplex felfedezése párhuzamot mutat a nitrogenázban található katalizátorokkal. A rendszerek közötti hasonlóság arra utal, hogy közös evolúciós eredetű lehet, ami rávilágít a biológiai katalizátorok általános összetettségére és alkalmazkodóképességére. Dr. Lorent ezért az energiatermelés és a klímavédelem természetes katalizátoraival kapcsolatos kutatások intenzívebbé tételét szorgalmazza.