Scoperta nella ricerca sul metano: come i microbi possono salvare il nostro clima!

Scoperta nella ricerca sul metano: come i microbi possono salvare il nostro clima!

I ricercatori del Centro di microbiologia sintetica (SYNMIKRO) dell'Università Philipps di Marburg e della TU Berlin hanno compiuto progressi significativi nella comprensione della metil-coenzima M reduttasi (MCR). Questo enzima svolge un ruolo essenziale nella produzione biologica di metano ed è uno degli enzimi più abbondanti sulla Terra. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rinomata rivista Nature e mostrano una notevole connessione evolutiva con i processi di fissazione dell’azoto che sono centrali nel ciclo globale dell’azoto, poiché i microrganismi assorbono e convertono l’azoto dall’aria. Forte TU Berlino Questa svolta è fondamentale per affrontare meglio le sfide nel settore energetico e nel cambiamento climatico.

Il dottor Christian Lorent, coautore dello studio, sottolinea che fino a un miliardo di tonnellate di metano vengono prodotte ogni anno dagli archaea metanogeni. Queste emissioni contribuiscono al riscaldamento globale, ma offrono anche un potenziale come fonte di energia rinnovabile. L'MCR è responsabile della produzione di metano in un processo biochimico complesso e il gruppo di ricerca ha isolato e caratterizzato il complesso di attivazione dell'MCR dal Methanococcus maripaludis. Ha inoltre identificato un'influenza significativa di una piccola proteina chiamata McrC, che attiva l'MCR in un processo dipendente dall'ATP. Questa scoperta approfondisce la nostra comprensione dei meccanismi molecolari alla base della produzione di metano.

Il ruolo dell'MCR nella metanogenesi

MCR catalizza la fase finale della metanogenesi e svolge anche un ruolo cruciale nell'ossidazione anaerobica del metano. La struttura di MCR comprende un tetraidrocorfinoide di nichel unico, noto anche come coenzima F430, e varie insolite modifiche post-traduzionali (PTM). Queste modifiche sono cruciali per la funzione dell'enzima, che si presenta negli archaea metanogenici come due isoenzimi (MCRI e MCRII). Un nuovo tipo, MCRIII, è stato identificato in Methanococcales. Tuttavia, fino ad oggi sono stati condotti pochi studi su queste modifiche. Evidenziati in una panoramica completa delle attuali conoscenze di MCR e dei suoi PTM PMCID che è necessaria una ricerca futura per comprendere meglio le funzioni dei PTM e la loro influenza sull'attività e sulla stabilità dei MCR.

Il sito attivo di MCR contiene il coenzima F430, il cui ione nichel catalizza le necessarie reazioni redox nello stato di ossidazione del Ni(1+). I meccanismi di reazione nel sito attivo coinvolgono due substrati e producono metano e altri prodotti, con tre possibili meccanismi per questa reazione in fase di studio. Questi risultati sono importanti non solo per la ricerca di base, ma anche per lo sviluppo di nuove tecnologie per generare energia da fonti biologiche.

La scoperta dei tre complessi metallici specializzati necessari per il meccanismo di attivazione dell'MCR mostra parallelismi con i catalizzatori presenti nella nitrozotasi. La somiglianza tra questi sistemi suggerisce che potrebbe esserci un'origine evolutiva comune, evidenziando la complessità generale e l'adattabilità dei catalizzatori biologici. Il Dott. Lorent chiede pertanto che venga intensificata la ricerca sui catalizzatori naturali per la produzione di energia e la protezione del clima.