Proboj u istraživanju metana: tim iz Marburga dekodira ključne enzime

Proboj u istraživanju metana: tim iz Marburga dekodira ključne enzime

Dana 16. travnja 2025. istraživački tim sa Sveučilišta Philipps Marburg postigao je obećavajući napredak u istraživanju metana. Nalazi, objavljeni u renomiranom istraživačkom časopisu Priroda, usredotočuju se na aktivaciju metil koenzima M reduktaze (MCR), središnjeg enzima u biološkoj proizvodnji metana. Metan (CH4) ima višestruko veći potencijal globalnog zatopljenja od ugljičnog dioksida (CO2) i stoga predstavlja značajan izazov u borbi protiv klimatskih promjena.

Po prvi put, istraživači su uspjeli izolirati i karakterizirati MCR aktivacijski kompleks iz metanogenog modela organizma. Ovaj proces zahtijeva mali protein poznat kao McrC, kao i specifične metanogene proteine ​​markere (MMP) i ATPazu. Aktivacija MCR-a je orkestrirana opskrbom energijom u obliku ATP-a. Do sada nije bilo jasno kako točno ovaj mehanizam funkcionira, posebno zbog izazova povezanog s atomom nikla u kofaktoru F430.

Razvoj biokemijske proizvodnje metana

Istraživači su pomoću krioelektronske mikroskopije identificirali tri specijalizirana metalna spoja, nazvana L-klasteri. Ovi L-klasteri, za koje se prije samo sumnjalo da su povezani s nitrogenazama, pokazuju zanimljivu vezu između proizvodnje metana i fiksacije dušika. Ovaj bi napredak mogao imati važne implikacije za regulaciju emisija metana i razumijevanje biogeokemijskih ciklusa.

Rezultati studije smatraju se prekretnicom u istraživanju biokemijskih procesa. Prof. dr. Gert Bange, vodeći znanstvenik na Sveučilištu u Marburgu, ističe izvrsnost sveučilišta u mikrobiologiji i istraživanju klime te naglašava perspektive koje nova otkrića nude za istraživanje klime i evolucijsku biologiju. Izvorna publikacija o tome je pod DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 pronaći.

Povezanost metanogena i mikroba

Nalazi o MCR-u su posebno relevantni jer se moraju razmatrati u kontekstu prethodnih istraživanja. Na primjer, Ueno i sur. (2006) mikrobna metanogeneza u ranoj arhejskoj eri. Wolfe i Fournier (2018) također analiziraju kako je horizontalni prijenos gena utjecao na evoluciju metanogena. Rad Thauera i drugih (2008; 2019) pokazuje kako su istaknute ekološke razlike u proizvodnji energije i uloga metil-koenzim M reduktaza u anaerobnom stvaranju metana.

Institut Max Planck za biofiziku i Institut Max Planck za zemaljsku mikrobiologiju u Marburgu također doprinose ovom polju znanja proučavanjem proizvodnje metana od strane arhebakterija u okruženjima bez kisika. Ove su arhebakterije aktivne u različitim staništima kao što su rižina polja, močvare i kravlji želuci te igraju ključnu ulogu u biološkom stvaranju metana.

Kroz dublje poznavanje enzimskih struktura, posebice nikal-željezo hidrogenaza, koje su ključne za stvaranje metana, mogu se razviti buduće tehničke primjene u proizvodnji vodika. Ti bi se enzimi mogli optimizirati kako bi se povećala njihova stabilnost prema kisiku i tako otvorili nove mogućnosti za proizvodnju energije.

Trenutna istraživanja stoga obećavaju ne samo bolje razumijevanje biološke proizvodnje metana, već i pristupe borbi protiv klimatskih izazova kroz poboljšane tehnologije.