Percée dans la recherche microbienne : la méthylcoenzyme M réductase décodée !

Percée dans la recherche microbienne : la méthylcoenzyme M réductase décodée !

Des chercheurs du Centre de microbiologie synthétique (SYNMIKRO) de l'Université Philipps de Marburg et de l'Université de Potsdam ont réalisé une avancée significative dans la compréhension de la méthylcoenzyme M réductase (MCR). Cette activité enzymatique est responsable de la quasi-totalité de la production biologique de méthane et constitue l’une des enzymes les plus répandues sur notre planète. Les résultats de l’étude, publiés le 17 avril 2025, montrent qu’il existe un lien évolutif entre la production de méthane et la fixation de l’azote, ce qui pourrait avoir de profondes implications sur notre compréhension des processus biologiques et leur application dans la production d’énergie durable. Université de Potsdam rapporte que le méthane (CH4) est un puissant gaz à effet de serre dont la conversion biologique du CO2 en méthane est considérée comme une source d'énergie renouvelable potentielle.

Les connaissances acquises grâce à cette recherche pourraient soutenir des avancées significatives dans les technologies énergétiques durables et la protection de l’environnement. Le MCR joue ici un rôle clé : il contient du F430, un complexe de nickel unique dont la réduction est l'une des réactions redox les plus complexes de la nature. L'équipe de recherche a isolé et caractérisé le complexe d'activation MCR de l'archéon modèleMéthanococcus maripaludis, une espèce qui existe depuis des milliards d’années et produit jusqu’à un milliard de tonnes de méthane par an.

Structure et fonction du MCR

MCR est un gradateur d'hétérotrimères codés par des gènesmcraABG, et nécessite le coenzyme F430, un tétrapyrrole contenant du nickel, pour fonctionner. Cette enzyme catalyse la dernière étape de la formation de méthane chez les méthanogènes et la première étape de l'activation du méthane chez les archées méthanotrophes anaérobies (ANME). La structure du MCR, constituée de trois sous-unités dans une configuration α2β2γ2 spécifique, possède deux sites actifs contenant du F430. Cette formidable opportunité d’exploitation du MCR pourrait avoir un impact positif sur le développement de systèmes biocatalytiques pour la production et la conversion du méthane. PMC souligne que les études sont limitées car le MCR nécessite des expériences in vitro sophistiquées en raison de sa complexité. Il est donc crucial d’utiliser des enzymes natives et de nouvelles méthodes recombinantes pour mieux comprendre les MCR.

De plus, les nouvelles données montrent que le complexe d'activation MCR se compose de trois cofacteurs rédox hautement spécialisés, qui n'étaient auparavant connus que dans la nitrogénase. Ces cofacteurs contiennent du fer et du soufre, soulignant la relation évolutive entre ces systèmes et confortant la théorie selon laquelle la méthanogenèse est un processus biologique très ancien antérieur à la photosynthèse.

Contexte de la méthanogenèse

Les archées méthanogènes opèrent dans divers environnements anaérobies et sont responsables de la production de quantités importantes de méthane. Étant donné le rôle du méthane en tant que puissant gaz à effet de serre, il est extrêmement important d'élaborer des stratégies visant à réduire les émissions. L'ANME, travaillant en collaboration avec des bactéries sulfato-réductrices, peut oxyder le méthane de manière anaérobie et constitue un exemple de la complexité des adaptations génétiques qui se produisent dans la nature.

Comprendre les mécanismes à l’origine de la méthanogenèse pourrait également promouvoir les applications biotechnologiques pour réduire les émissions de méthane. Les nouvelles recherches sur les MCR ne présentent pas seulement un intérêt académique, mais ont également des implications considérables pour le développement de systèmes de production d'énergie durables et la protection de l'environnement et du climat.