Scoperta nella ricerca sul metano: il team di Marburg decodifica gli enzimi chiave

Scoperta nella ricerca sul metano: il team di Marburg decodifica gli enzimi chiave

Il 16 aprile 2025, un gruppo di ricerca dell’Università Philipps di Marburg ha ottenuto un promettente passo avanti nella ricerca sul metano. I risultati, pubblicati sulla rinomata rivista di ricerca Natura, si concentrano sull'attivazione del metil coenzima M reduttasi (MCR), un enzima centrale nella produzione biologica di metano. Il metano (CH4) ha un potenziale di riscaldamento globale molte volte superiore all’anidride carbonica (CO2) e rappresenta quindi una sfida significativa nella lotta ai cambiamenti climatici.

Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a isolare e caratterizzare il complesso di attivazione MCR da un organismo modello metanogenico. Questo processo richiede una piccola proteina nota come McrC, nonché specifiche proteine ​​marcatrici metanogeniche (MMP) e un'ATPasi. L'attivazione dell'MCR è orchestrata dalla fornitura di energia sotto forma di ATP. Finora non era chiaro esattamente come funzionasse questo meccanismo, soprattutto a causa del problema legato all’atomo di nichel nel cofattore F430.

Sviluppi nella produzione biochimica di metano

I ricercatori hanno identificato tre composti metallici specializzati, chiamati L-cluster, utilizzando la microscopia crioelettronica. Questi cluster L, che in precedenza si sospettavano solo in relazione alle azotosi, mostrano un interessante collegamento tra la produzione di metano e la fissazione dell'azoto. Questo progresso potrebbe avere importanti implicazioni per la regolazione delle emissioni di metano e la comprensione dei cicli biogeochimici.

I risultati dello studio sono considerati una pietra miliare nella ricerca sui processi biochimici. Il Prof. Dr. Gert Bange, uno scienziato di spicco dell'Università di Marburg, sottolinea l'eccellenza dell'università nella microbiologia e nella ricerca sul clima e sottolinea le prospettive che le nuove scoperte offrono per la ricerca sul clima e la biologia evoluzionistica. La pubblicazione originale su questo è sotto il DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 trovare.

Connessione tra metanogeni e microbi

I risultati sull’MCR sono particolarmente rilevanti perché devono essere considerati nel contesto della ricerca precedente. Ad esempio, Ueno et al. (2006) la metanogenesi microbica nella prima era archeana. Wolfe e Fournier (2018) analizzano anche come il trasferimento genico orizzontale abbia influenzato l'evoluzione dei metanogeni. Il lavoro di Thauer e altri (2008; 2019) mostra come vengono evidenziate le differenze ecologiche nella produzione di energia e il ruolo delle metil-coenzima M reduttasi nella formazione anaerobica del metano.

Anche l'Istituto Max Planck di biofisica e l'Istituto Max Planck di microbiologia terrestre di Marburgo contribuiscono a questo campo della conoscenza studiando la produzione di metano da parte degli archeobatteri in ambienti privi di ossigeno. Questi archeobatteri sono attivi in ​​vari habitat come risaie, brughiere e stomaci di mucca e svolgono un ruolo essenziale nella formazione biologica del metano.

Attraverso una conoscenza più approfondita delle strutture degli enzimi, in particolare delle idrogenasi nichel-ferro, che sono cruciali per la formazione del metano, potrebbero essere sviluppate future applicazioni tecniche nella produzione di idrogeno. Questi enzimi potrebbero essere ottimizzati per aumentare la loro stabilità nei confronti dell’ossigeno e aprire così nuove possibilità per la produzione di energia.

La ricerca attuale promette quindi non solo una migliore comprensione della produzione biologica di metano, ma anche approcci per combattere le sfide climatiche attraverso tecnologie migliorate.