Doorbraak in methaanonderzoek: Marburg-team decodeert belangrijke enzymen

Doorbraak in methaanonderzoek: Marburg-team decodeert belangrijke enzymen

Op 16 april 2025 bereikte een onderzoeksteam van de Philipps University Marburg een veelbelovende doorbraak in het methaanonderzoek. De bevindingen, gepubliceerd in het gerenommeerde onderzoeksmagazine Natuur, focus op de activering van methylco-enzym M-reductase (MCR), een centraal enzym in de biologische methaanproductie. Methaan (CH4) heeft een aardopwarmingsvermogen dat vele malen hoger is dan kooldioxide (CO2) en vormt daarom een ​​aanzienlijke uitdaging in de strijd tegen de klimaatverandering.

Voor het eerst konden de onderzoekers het MCR-activeringscomplex isoleren en karakteriseren uit een methanogeen modelorganisme. Dit proces vereist een klein eiwit dat bekend staat als McrC, evenals specifieke methanogene markereiwitten (MMP's) en een ATPase. De activering van MCR wordt georkestreerd door de levering van energie in de vorm van ATP. Tot nu toe was het onduidelijk hoe dit mechanisme precies werkt, vooral vanwege de uitdaging die gepaard gaat met het nikkelatoom in cofactor F430.

Ontwikkelingen in de biochemische methaanproductie

De onderzoekers identificeerden drie gespecialiseerde metaalverbindingen, L-clusters genaamd, met behulp van cryo-elektronenmicroscopie. Deze L-clusters, die voorheen alleen werden vermoed in verband met stikstofasen, laten een interessant verband zien tussen methaanproductie en stikstoffixatie. Deze vooruitgang zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor het reguleren van de methaanemissies en het begrijpen van biogeochemische cycli.

De resultaten van het onderzoek worden gezien als een mijlpaal in het biochemische procesonderzoek. Prof. Dr. Gert Bange, een vooraanstaand wetenschapper aan de Universiteit van Marburg, benadrukt de uitmuntendheid van de universiteit op het gebied van microbiologie en klimaatonderzoek en benadrukt de perspectieven die de nieuwe bevindingen bieden voor klimaatonderzoek en evolutionaire biologie. De originele publicatie hierover staat onder de DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 vinden.

Verbinding tussen methanogenen en microben

De bevindingen over MCR zijn bijzonder relevant omdat ze in de context van eerder onderzoek moeten worden beschouwd. Ueno et al. (2006) de microbiële methanogenese in het vroege Archaïsche tijdperk. Wolfe en Fournier (2018) analyseren ook hoe horizontale genoverdracht de evolutie van methanogenen heeft beïnvloed. Werk van Thauer en anderen (2008; 2019) laat zien hoe ecologische verschillen in de energieproductie en de rol van methyl-co-enzym M-reductasen in de anaerobe methaanvorming worden benadrukt.

Het Max Planck Instituut voor Biofysica en het Max Planck Instituut voor Terrestrische Microbiologie in Marburg dragen ook bij aan dit kennisgebied door de methaanproductie door archaebacteriën in zuurstofvrije omgevingen te bestuderen. Deze archaebacteriën zijn actief in verschillende habitats zoals rijstvelden, heidevelden en koeienmagen en spelen een essentiële rol bij de biologische methaanvorming.

Door diepere kennis van de enzymstructuren, vooral de nikkel-ijzer-hydrogenasen, die cruciaal zijn voor de vorming van methaan, zouden toekomstige technische toepassingen in de waterstofproductie kunnen worden ontwikkeld. Deze enzymen zouden kunnen worden geoptimaliseerd om hun stabiliteit ten opzichte van zuurstof te vergroten en zo nieuwe mogelijkheden voor energieproductie te openen.

Huidig ​​onderzoek belooft niet alleen een beter begrip van de biologische methaanproductie, maar ook benaderingen voor het bestrijden van klimaatuitdagingen door middel van verbeterde technologieën.