Suche
Mein Konto
Izrāviens metāna izpētē: kā mikrobi var glābt mūsu klimatu!
Berlīnes TU un Marburgas universitātes pētnieki panāk izrāvienu ar metilkoenzīma M reduktāzi. Rezultāti publicēti “Nature”.
Izrāviens metāna izpētē: kā mikrobi var glābt mūsu klimatu!
Mārburgas Filipsas universitātes Sintētiskās mikrobioloģijas centra (SYNMIKRO) pētnieki un Berlīnes TU ir panākuši ievērojamu progresu metil-koenzīma M reduktāzes (MCR) izpratnē. Šim fermentam ir būtiska loma bioloģiskajā metāna ražošanā, un tas ir viens no visizplatītākajiem fermentiem uz Zemes. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti slavenajā žurnālā Nature un liecina par ievērojamu evolucionāru saistību ar slāpekļa fiksācijas procesiem, kas ir galvenie globālā slāpekļa ciklā, jo mikroorganismi absorbē un pārvērš slāpekli no gaisa. Skaļi TU Berlīne Šis sasniegums ir ļoti svarīgs, lai labāk risinātu problēmas enerģētikas nozarē un klimata pārmaiņu jomā.
Pētījuma līdzautors Dr Kristians Lorents uzsver, ka metanogēnās arhejas ik gadu saražo līdz pat miljardam tonnu metāna. Šīs emisijas veicina globālo sasilšanu, bet arī piedāvā potenciālu kā atjaunojamo enerģijas avotu. MCR ir atbildīgs par metāna ražošanu sarežģītā bioķīmiskā procesā, un pētnieku grupa izolēja un raksturoja MCR aktivācijas kompleksu no Methanococcus maripaludis. Tas arī identificēja būtisku neliela proteīna, ko sauc par McrC, ietekmi, kas aktivizē MCR no ATP atkarīgā procesā. Šis atklājums padziļina mūsu izpratni par molekulārajiem mehānismiem, kas ir metāna ražošanas pamatā.
MCR loma metanoģenēzē
MCR katalizē metanoģenēzes pēdējo posmu, un tam ir arī izšķiroša loma metāna anaerobajā oksidēšanā. MCR struktūra ietver unikālu niķeļa tetrahidrokorfinoīdu, kas pazīstams arī kā koenzīms F430, un dažādas neparastas pēctranslācijas modifikācijas (PTM). Šīs modifikācijas ir ļoti svarīgas fermenta funkcijai, kas metanogēnās arhejās sastopamas kā divi izoenzīmi (MCRI un MCRII). Methanococcales tika identificēts jauns tips MCRIII. Tomēr līdz šim ir veikti daži pētījumi par šīm modifikācijām. Izcelts visaptverošā pārskatā par pašreizējām zināšanām par MCR un tā PTM PMCID ka ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai labāk izprastu PTM funkcijas un to ietekmi uz MCR aktivitāti un stabilitāti.
MCR aktīvā vieta satur koenzīmu F430, kura niķeļa jons katalizē nepieciešamās redoksreakcijas Ni(1+) oksidācijas stāvoklī. Reakcijas mehānismi aktīvajā vietā ietver divus substrātus un rada metānu un citus produktus, un tiek pētīti trīs iespējamie šīs reakcijas mehānismi. Šie atklājumi ir svarīgi ne tikai fundamentālajiem pētījumiem, bet arī jaunu tehnoloģiju izstrādei enerģijas iegūšanai no bioloģiskiem avotiem.
Trīs specializēto metālu kompleksu atklāšana, kas nepieciešami MCR aktivizācijas mehānismam, parāda paralēles ar slāpekļa gāzē atrastajiem katalizatoriem. Šo sistēmu līdzība liecina, ka var būt kopīga evolūcijas izcelsme, kas uzsver bioloģisko katalizatoru vispārējo sarežģītību un pielāgošanās spēju. Tāpēc Dr Lorent aicina pastiprināt pētniecību par dabas katalizatoriem enerģijas ražošanai un klimata aizsardzībai.