Suche
Mein Konto
Genombrott inom metanforskning: Hur mikrober kan rädda vårt klimat!
Forskare vid TU Berlin och universitetet i Marburg uppnår ett genombrott med metylkoenzym M-reduktas. Resultat publicerade i "Nature".
Genombrott inom metanforskning: Hur mikrober kan rädda vårt klimat!
Forskare vid Center for Synthetic Microbiology (SYNMIKRO) vid Philipps University of Marburg och TU Berlin har gjort betydande framsteg i förståelsen av metyl-koenzym M-reduktas (MCR). Detta enzym spelar en viktig roll i biologisk metanproduktion och är ett av de vanligaste enzymerna på jorden. Resultaten av denna forskning publicerades i den välrenommerade tidskriften Nature och visar en anmärkningsvärd evolutionär koppling till kvävefixeringsprocesser som är centrala i det globala kvävekretsloppet, eftersom mikroorganismer absorberar och omvandlar kväve från luften. Högt TU Berlin Detta genombrott är avgörande för att bättre kunna hantera utmaningarna inom energisektorn och klimatförändringarna.
Dr Christian Lorent, en medförfattare till studien, framhåller att upp till en miljard ton metan produceras årligen av metanogena arkéer. Dessa utsläpp bidrar till den globala uppvärmningen, men erbjuder också potential som en förnybar energikälla. MCR ansvarar för att producera metan i en komplex biokemisk process, och forskargruppen isolerade och karakteriserade MCR-aktiveringskomplexet från Methanococcus maripaludis. Den identifierade också en betydande påverkan av ett litet protein som kallas McrC, som aktiverar MCR i en ATP-beroende process. Denna upptäckt fördjupar vår förståelse av de molekylära mekanismerna bakom metanproduktion.
MCR:s roll i metanogenes
MCR katalyserar det sista steget av metanogenesen och spelar också en avgörande roll i den anaeroba oxidationen av metan. Strukturen för MCR inkluderar en unik nickeltetrahydrokorfinoid, även känd som koenzym F430, och olika ovanliga posttranslationella modifieringar (PTM). Dessa modifieringar är avgörande för enzymets funktion, som förekommer i metanogena archaea som två isoenzymer (MCRI och MCRII). En ny typ, MCRIII, identifierades i Metanococcales. Men få studier har utförts på dessa modifieringar hittills. Markeras i en omfattande översikt av aktuell kunskap om MCR och dess PTM PMCID att framtida forskning behövs för att bättre förstå PTM:s funktioner och deras inverkan på MCR-aktivitet och stabilitet.
Det aktiva stället för MCR innehåller koenzym F430, vars nickeljon katalyserar nödvändiga redoxreaktioner i Ni(1+)-oxidationstillståndet. Reaktionsmekanismerna vid det aktiva stället involverar två substrat och producerar metan och andra produkter, med tre möjliga mekanismer för denna reaktion som undersöks. Dessa rön är viktiga inte bara för grundforskning, utan också för utveckling av ny teknik för att generera energi från biologiska källor.
Upptäckten av de tre specialiserade metallkomplex som krävs för aktiveringsmekanismen för MCR visar paralleller till katalysatorerna som finns i nitrogenas. Likheten mellan dessa system tyder på att det kan finnas ett gemensamt evolutionärt ursprung, vilket lyfter fram den allmänna komplexiteten och anpassningsförmågan hos biologiska katalysatorer. Dr Lorent kräver därför att forskningen om naturliga katalysatorer för energiproduktion och klimatskydd intensifieras.