Suche
Mein Konto
Doorbraak in methaanonderzoek: hoe microben ons klimaat kunnen redden!
Onderzoekers van de TU Berlijn en de Universiteit van Marburg bereiken een doorbraak met methylco-enzym M-reductase. Resultaten gepubliceerd in “Natuur”.
Doorbraak in methaanonderzoek: hoe microben ons klimaat kunnen redden!
Onderzoekers van het Centrum voor Synthetische Microbiologie (SYNMIKRO) van de Philipps Universiteit van Marburg en de TU Berlijn hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het begrijpen van methyl-co-enzym M-reductase (MCR). Dit enzym speelt een essentiële rol in de biologische methaanproductie en is een van de meest voorkomende enzymen op aarde. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature en laten een opmerkelijk evolutionair verband zien met stikstoffixatieprocessen die centraal staan in de mondiale stikstofcyclus, waarbij micro-organismen stikstof uit de lucht absorberen en omzetten. Luidruchtig TU Berlijn Deze doorbraak is van cruciaal belang om de uitdagingen in de energiesector en de klimaatverandering beter aan te pakken.
Dr. Christian Lorent, co-auteur van de studie, benadrukt dat jaarlijks tot een miljard ton methaan wordt geproduceerd door methanogene archaea. Deze emissies dragen bij aan de opwarming van de aarde, maar bieden ook potentieel als hernieuwbare energiebron. MCR is verantwoordelijk voor de productie van methaan in een complex biochemisch proces, en het onderzoeksteam isoleerde en karakteriseerde het MCR-activeringscomplex van Methanococcus maripaludis. Het identificeerde ook een significante invloed van een klein eiwit genaamd McrC, dat MCR activeert in een ATP-afhankelijk proces. Deze ontdekking verdiept ons begrip van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de productie van methaan.
De rol van MCR in methanogenese
MCR katalyseert de laatste stap van de methanogenese en speelt ook een cruciale rol bij de anaerobe oxidatie van methaan. De structuur van MCR omvat een unieke nikkeltetrahydrocorphinoïde, ook bekend als co-enzym F430, en verschillende ongebruikelijke post-translationele modificaties (PTM's). Deze modificaties zijn cruciaal voor de functie van het enzym, dat in methanogene archaea voorkomt als twee iso-enzymen (MCRI en MCRII). Een nieuw type, MCRIII, werd geïdentificeerd in Methanococcales. Er zijn tot nu toe echter weinig onderzoeken naar deze wijzigingen uitgevoerd. Uitgelicht in een uitgebreid overzicht van de huidige kennis van MCR en zijn PTM's PMCID dat toekomstig onderzoek nodig is om de functies van PTM's en hun invloed op MCR-activiteit en stabiliteit beter te begrijpen.
De actieve plaats van MCR bevat co-enzym F430, waarvan het nikkelion de noodzakelijke redoxreacties katalyseert in de Ni(1+)-oxidatietoestand. Bij de reactiemechanismen op de actieve plaats zijn twee substraten betrokken en worden methaan en andere producten geproduceerd, waarbij drie mogelijke mechanismen voor deze reactie worden onderzocht. Deze bevindingen zijn niet alleen belangrijk voor fundamenteel onderzoek, maar ook voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor het opwekken van energie uit biologische bronnen.
De ontdekking van de drie gespecialiseerde metaalcomplexen die nodig zijn voor het activeringsmechanisme van MCR vertoont parallellen met de katalysatoren die in stikstofase worden aangetroffen. De gelijkenis tussen deze systemen suggereert dat er mogelijk een gemeenschappelijke evolutionaire oorsprong is, wat de algemene complexiteit en het aanpassingsvermogen van biologische katalysatoren benadrukt. Dr. Lorent roept daarom op om het onderzoek naar natuurlijke katalysatoren voor energieproductie en klimaatbescherming te intensiveren.