Metano tyrimų proveržis: Marburgo komanda iššifruoja pagrindinius fermentus

Metano tyrimų proveržis: Marburgo komanda iššifruoja pagrindinius fermentus

2025 m. balandžio 16 d. Filipso universiteto Marburgo tyrimų grupė pasiekė daug žadantį metano tyrimų proveržį. Išvados, paskelbtos garsiame mokslinių tyrimų žurnale Gamta, daugiausia dėmesio skiriama metilo kofermento M reduktazės (MCR), pagrindinio biologinio metano gamybos fermento, aktyvavimui. Metanas (CH4) turi daug kartų didesnį pasaulinio atšilimo potencialą nei anglies dioksidas (CO2), todėl yra didelis iššūkis kovojant su klimato kaita.

Pirmą kartą mokslininkai sugebėjo išskirti ir apibūdinti MCR aktyvacijos kompleksą iš metanogeninio modelio organizmo. Šiam procesui reikalingas mažas baltymas, žinomas kaip McrC, taip pat specifiniai metanogeniniai baltymai (MMP) ir ATPazė. MCR aktyvinimas organizuojamas tiekiant energiją ATP pavidalu. Iki šiol buvo neaišku, kaip tiksliai veikia šis mechanizmas, ypač dėl iššūkio, susijusio su nikelio atomu kofaktoriuje F430.

Biocheminės metano gamybos raida

Tyrėjai nustatė tris specializuotus metalų junginius, vadinamus L klasteriais, naudodami krioelektroninę mikroskopiją. Šie L-klasteriai, kurie anksčiau buvo įtariami tik dėl azoto genazių, rodo įdomų ryšį tarp metano gamybos ir azoto fiksacijos. Ši pažanga gali turėti svarbių pasekmių reguliuojant metano emisiją ir suprantant biogeocheminius ciklus.

Tyrimo rezultatai vertinami kaip biocheminių procesų tyrimo etapas. Prof. Dr. Gert Bange, pagrindinis Marburgo universiteto mokslininkas, pabrėžia universiteto kompetenciją mikrobiologijos ir klimato tyrimų srityje ir pabrėžia perspektyvas, kurias naujos išvados siūlo klimato tyrimams ir evoliucinei biologijai. Originalus leidinys apie tai yra pagal DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 rasti.

Metanogenų ir mikrobų ryšys

Išvados apie MCR yra ypač svarbios, nes į jas reikia atsižvelgti atsižvelgiant į ankstesnius tyrimus. Pavyzdžiui, Ueno ir kt. (2006) mikrobų metanogenezę ankstyvojoje Archėjos eroje. Wolfe ir Fournier (2018) taip pat analizuoja, kaip horizontalus genų perdavimas paveikė metanogenų evoliuciją. Thauerio ir kitų (2008; 2019) darbai rodo, kaip išryškinami ekologiniai energijos gamybos skirtumai ir metil-kofermento M reduktazių vaidmuo anaerobinio metano susidarymo procese.

Makso Plancko biofizikos institutas ir Makso Plancko sausumos mikrobiologijos institutas Marburge taip pat prisideda prie šios žinių srities, tirdami archebakterijų metano gamybą aplinkoje, kurioje nėra deguonies. Šios archebakterijos yra aktyvios įvairiose buveinėse, tokiose kaip ryžių laukai, pelkės ir karvių skrandžiai, ir atlieka esminį vaidmenį formuojant biologinį metaną.

Išsamiau žinant apie fermentų struktūras, ypač apie nikelio ir geležies hidrogenazes, kurios yra labai svarbios metano susidarymui, ateityje būtų galima sukurti vandenilio gamybos techninius pritaikymus. Šiuos fermentus būtų galima optimizuoti, kad padidėtų jų stabilumas deguonies atžvilgiu ir taip atsivertų naujos energijos gamybos galimybės.

Dabartiniai tyrimai žada ne tik geresnį biologinės metano gamybos supratimą, bet ir kovos su klimato iššūkiais metodus patobulintomis technologijomis.