Gennembrud inden for metanforskning: Marburg-teamet afkoder nøgleenzymer

Gennembrud inden for metanforskning: Marburg-teamet afkoder nøgleenzymer

Den 16. april 2025 opnåede et forskerhold fra Philipps University Marburg et lovende gennembrud inden for metanforskning. Resultaterne, offentliggjort i det anerkendte forskningsmagasin Natur, fokus på aktivering af methylcoenzym M-reduktase (MCR), et centralt enzym i biologisk metanproduktion. Metan (CH4) har et globalt opvarmningspotentiale mange gange højere end kuldioxid (CO2) og udgør derfor en væsentlig udfordring i kampen mod klimaændringer.

For første gang var forskerne i stand til at isolere og karakterisere MCR-aktiveringskomplekset fra en methanogen modelorganisme. Denne proces kræver et lille protein kendt som McrC, såvel som specifikke methanogene markørproteiner (MMP'er) og en ATPase. Aktiveringen af ​​MCR orkestreres ved tilførsel af energi i form af ATP. Indtil nu var det uklart, præcis hvordan denne mekanisme virker, især på grund af udfordringen forbundet med nikkelatomet i cofaktor F430.

Udviklingen i biokemisk metanproduktion

Forskerne identificerede tre specialiserede metalforbindelser, kaldet L-klynger, ved hjælp af kryo-elektronmikroskopi. Disse L-klynger, som tidligere kun var mistænkt i forbindelse med nitrogenaser, viser en interessant sammenhæng mellem metanproduktion og nitrogenfiksering. Dette fremskridt kan have vigtige konsekvenser for regulering af metan-emissioner og forståelse af biogeokemiske kredsløb.

Resultaterne af undersøgelsen ses som en milepæl inden for biokemisk procesforskning. Prof. Dr. Gert Bange, en førende videnskabsmand ved universitetet i Marburg, fremhæver universitetets ekspertise inden for mikrobiologi og klimaforskning og understreger de perspektiver, som de nye resultater giver for klimaforskning og evolutionær biologi. Den originale publikation om dette er under DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 at finde.

Forbindelse mellem methanogener og mikrober

Resultaterne om MCR er særligt relevante, fordi de skal ses i sammenhæng med tidligere forskning. For eksempel har Ueno et al. (2006) den mikrobielle methanogenese i den tidlige arkæiske æra. Wolfe og Fournier (2018) analyserer også, hvordan horisontal genoverførsel har påvirket udviklingen af ​​methanogener. Arbejde af Thauer og andre (2008; 2019) viser, hvordan økologiske forskelle i energiproduktion og rollen af ​​methyl-coenzym M-reduktaser i anaerob metandannelse fremhæves.

Max Planck Instituttet for Biofysik og Max Planck Instituttet for Terrestrisk Mikrobiologi i Marburg bidrager også til dette vidensfelt ved at studere arkæbakteriers metanproduktion i iltfrie miljøer. Disse arkæbakterier er aktive i forskellige levesteder såsom rismarker, moser og ko maver og spiller en væsentlig rolle i biologisk metandannelse.

Gennem dybere kendskab til enzymstrukturerne, især nikkel-jernhydrogenaserne, som er afgørende for metandannelsen, kunne fremtidige tekniske anvendelser inden for brintproduktion udvikles. Disse enzymer kunne optimeres til at øge deres stabilitet over for ilt og dermed åbne nye muligheder for energiproduktion.

Nuværende forskning lover derfor ikke kun en bedre forståelse af biologisk metanproduktion, men også tilgange til at bekæmpe klimatiske udfordringer gennem forbedrede teknologier.