Gjennombrudd i metanforskning: Marburg-teamet dekoder nøkkelenzymer

Gjennombrudd i metanforskning: Marburg-teamet dekoder nøkkelenzymer

16. april 2025 oppnådde et forskerteam fra Philipps University Marburg et lovende gjennombrudd innen metanforskning. Funnene, publisert i det anerkjente forskningsmagasinet Natur, fokus på aktivering av metylkoenzym M-reduktase (MCR), et sentralt enzym i biologisk metanproduksjon. Metan (CH4) har et globalt oppvarmingspotensial mange ganger høyere enn karbondioksid (CO2) og representerer derfor en betydelig utfordring i kampen mot klimaendringer.

For første gang var forskerne i stand til å isolere og karakterisere MCR-aktiveringskomplekset fra en metanogen modellorganisme. Denne prosessen krever et lite protein kjent som McrC, samt spesifikke metanogene markørproteiner (MMPs) og en ATPase. Aktiveringen av MCR er orkestrert ved tilførsel av energi i form av ATP. Inntil nå var det uklart nøyaktig hvordan denne mekanismen fungerer, spesielt på grunn av utfordringen knyttet til nikkelatomet i kofaktor F430.

Utviklingen innen biokjemisk metanproduksjon

Forskerne identifiserte tre spesialiserte metallforbindelser, kalt L-klynger, ved hjelp av kryo-elektronmikroskopi. Disse L-klyngene, som tidligere kun var mistenkt i forbindelse med nitrogenaser, viser en interessant sammenheng mellom metanproduksjon og nitrogenfiksering. Dette fremskrittet kan ha viktige implikasjoner for regulering av metanutslipp og forståelse av biogeokjemiske sykluser.

Resultatene av studien blir sett på som en milepæl i biokjemisk prosessforskning. Prof. Dr. Gert Bange, en ledende vitenskapsmann ved Universitetet i Marburg, fremhever universitetets fortreffelighet innen mikrobiologi og klimaforskning og understreker perspektivene som de nye funnene gir for klimaforskning og evolusjonsbiologi. Den originale publikasjonen om dette er under DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 å finne.

Forbindelse mellom metanogener og mikrober

Funnene på MCR er spesielt relevante fordi de må vurderes i sammenheng med tidligere forskning. For eksempel, Ueno et al. (2006) den mikrobielle metanogenesen i den tidlige arkeiske epoken. Wolfe og Fournier (2018) analyserer også hvordan horisontal genoverføring har påvirket utviklingen av metanogener. Arbeid av Thauer og andre (2008; 2019) viser hvordan økologiske forskjeller i energiproduksjon og rollen til metyl-koenzym M-reduktaser i anaerob metandannelse fremheves.

Max Planck Institute for Biophysics og Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology i Marburg bidrar også til dette kunnskapsfeltet ved å studere metanproduksjon av arkebakterier i oksygenfrie miljøer. Disse arkebakteriene er aktive i ulike habitater som rismarker, myrer og kumager og spiller en viktig rolle i biologisk metandannelse.

Gjennom dypere kunnskap om enzymstrukturene, spesielt nikkel-jernhydrogenasene, som er avgjørende for metandannelse, vil fremtidige tekniske anvendelser innen hydrogenproduksjon kunne utvikles. Disse enzymene kan optimaliseres for å øke stabiliteten mot oksygen og dermed åpne for nye muligheter for energiproduksjon.

Nåværende forskning lover derfor ikke bare en bedre forståelse av biologisk metanproduksjon, men også tilnærminger til å bekjempe klimatiske utfordringer gjennom forbedrede teknologier.