اختراق في أبحاث الميثان: يقوم فريق ماربورغ بفك تشفير الإنزيمات الرئيسية

اختراق في أبحاث الميثان: يقوم فريق ماربورغ بفك تشفير الإنزيمات الرئيسية

في 16 أبريل 2025، حقق فريق بحثي من جامعة فيليبس ماربورغ طفرة واعدة في أبحاث غاز الميثان. ونشرت النتائج في مجلة الأبحاث الشهيرة طبيعة ، التركيز على تنشيط إنزيم ميثيل أنزيم M المختزل (MCR)، وهو إنزيم مركزي في إنتاج الميثان البيولوجي. يمتلك الميثان (CH4) قدرة على إحداث الاحتباس الحراري أعلى بعدة مرات من ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وبالتالي يمثل تحديًا كبيرًا في مكافحة تغير المناخ.

ولأول مرة، تمكن الباحثون من عزل وتوصيف مركب التنشيط MCR من كائن نموذجي مولد للميثان. تتطلب هذه العملية بروتينًا صغيرًا يعرف باسم McrC، بالإضافة إلى بروتينات محددة لإنتاج الميثان (MMPs) وATPase. يتم تنظيم تنشيط MCR من خلال توفير الطاقة في شكل ATP. حتى الآن، لم يكن من الواضح بالضبط كيف تعمل هذه الآلية، خاصة بسبب التحدي المرتبط بذرة النيكل في العامل المساعد F430.

التطورات في إنتاج الميثان البيوكيميائي

حدد الباحثون ثلاثة مركبات معدنية متخصصة، تسمى مجموعات L، باستخدام المجهر الإلكتروني المبرد. تُظهِر هذه المجموعات L، التي كان يُشتبه في السابق أنها مرتبطة فقط بالنيتروجيناز، وجود علاقة مثيرة للاهتمام بين إنتاج الميثان وتثبيت النيتروجين. يمكن أن يكون لهذا التقدم آثار مهمة على تنظيم انبعاثات الميثان وفهم الدورات البيوجيوكيميائية.

تعتبر نتائج الدراسة علامة فارقة في أبحاث العمليات البيوكيميائية. يسلط البروفيسور الدكتور غيرت بانج، العالم البارز في جامعة ماربورغ، الضوء على تميز الجامعة في علم الأحياء الدقيقة وأبحاث المناخ ويؤكد على وجهات النظر التي تقدمها النتائج الجديدة لأبحاث المناخ والبيولوجيا التطورية. المنشور الأصلي حول هذا موجود تحت DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 للعثور على.

العلاقة بين الميثانوجينات والميكروبات

تعتبر النتائج المتعلقة بـ MCR ذات أهمية خاصة لأنه يجب أخذها في الاعتبار في سياق الأبحاث السابقة. على سبيل المثال، أوينو وآخرون. (2006) تكوين الميثان الميكروبي في العصر الأركي المبكر. قام وولف وفورنييه (2018) أيضًا بتحليل كيفية تأثير نقل الجينات الأفقي على تطور مولدات الميثان. يوضح العمل الذي قام به ثاور وآخرون (2008؛ 2019) كيف يتم تسليط الضوء على الاختلافات البيئية في إنتاج الطاقة ودور اختزال إنزيم ميثيل أنزيم M في تكوين الميثان اللاهوائي.

ويساهم معهد ماكس بلانك للفيزياء الحيوية ومعهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة الأرضية في ماربورغ أيضًا في هذا المجال من المعرفة من خلال دراسة إنتاج الميثان بواسطة البكتيريا العتيقة في بيئات خالية من الأكسجين. تنشط هذه البكتيريا الأثرية في بيئات مختلفة، مثل حقول الأرز والمستنقعات ومعدة الأبقار، وتلعب دورًا أساسيًا في تكوين الميثان البيولوجي.

ومن خلال المعرفة الأعمق بتركيبات الإنزيمات، وخاصة هيدروجيناز النيكل والحديد، والتي تعتبر ضرورية لتكوين الميثان، يمكن تطوير التطبيقات التقنية المستقبلية في إنتاج الهيدروجين. يمكن تحسين هذه الإنزيمات لزيادة ثباتها تجاه الأكسجين وبالتالي فتح إمكانيات جديدة لإنتاج الطاقة.

ولا تَعِد الأبحاث الحالية بفهم أفضل لإنتاج الميثان البيولوجي فحسب، بل إنها تبشر أيضاً بأساليب لمكافحة التحديات المناخية من خلال التكنولوجيات المحسنة.