Revoluție în cercetarea metanului: echipa Marburg decodifică enzimele cheie

Revoluție în cercetarea metanului: echipa Marburg decodifică enzimele cheie

Pe 16 aprilie 2025, o echipă de cercetare de la Universitatea Philipps din Marburg a realizat o descoperire promițătoare în cercetarea metanului. Descoperirile, publicate în renumita revistă de cercetare Natură, se concentrează pe activarea metil coenzimei M reductazei (MCR), o enzimă centrală în producția biologică de metan. Metanul (CH4) are un potențial de încălzire globală de multe ori mai mare decât dioxidul de carbon (CO2) și, prin urmare, reprezintă o provocare semnificativă în lupta împotriva schimbărilor climatice.

Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să izoleze și să caracterizeze complexul de activare a MCR dintr-un organism model metanogenic. Acest proces necesită o proteină mică cunoscută sub numele de McrC, precum și proteine ​​​​marcatoare metanogenice specifice (MMP) și o ATPază. Activarea MCR este orchestrată de furnizarea de energie sub formă de ATP. Până acum, nu era clar cum funcționează acest mecanism, în special din cauza provocării asociate cu atomul de nichel din cofactorul F430.

Evoluții în producția biochimică de metan

Cercetătorii au identificat trei compuși metalici specializați, numiți L-clusters, folosind microscopia crio-electronică. Aceste grupuri L, care anterior erau suspectate doar în legătură cu azotazele, arată o legătură interesantă între producția de metan și fixarea azotului. Acest progres ar putea avea implicații importante pentru reglementarea emisiilor de metan și înțelegerea ciclurilor biogeochimice.

Rezultatele studiului sunt văzute ca o piatră de hotar în cercetarea proceselor biochimice. Prof. Dr. Gert Bange, om de știință de frunte la Universitatea din Marburg, evidențiază excelența universității în microbiologie și cercetarea climatică și subliniază perspectivele pe care noile descoperiri le oferă pentru cercetarea climatică și biologia evolutivă. Publicația originală despre aceasta se află sub DOI: 10.1038/s41586-025-08890-7 a găsi.

Legătura dintre metanogene și microbi

Constatările privind MCR sunt deosebit de relevante deoarece trebuie luate în considerare în contextul cercetărilor anterioare. De exemplu, Ueno et al. (2006) metanogeneza microbiană în epoca arheică timpurie. Wolfe și Fournier (2018) analizează, de asemenea, modul în care transferul orizontal de gene a influențat evoluția metanogenilor. Lucrările lui Thauer și alții (2008; 2019) arată cum sunt evidențiate diferențele ecologice în producția de energie și rolul metil-coenzimei M reductazelor în formarea anaerobă a metanului.

Institutul Max Planck pentru Biofizică și Institutul Max Planck pentru Microbiologie Terestră din Marburg contribuie și ele la acest domeniu de cunoaștere prin studierea producției de metan de către arheobacterii în medii fără oxigen. Aceste arhebacterii sunt active în diverse habitate, cum ar fi câmpurile de orez, mlaștini și stomacurile de vacă și joacă un rol esențial în formarea biologică a metanului.

Prin cunoașterea mai profundă a structurilor enzimatice, în special a hidrogenazelor nichel-fier, care sunt cruciale pentru formarea metanului, ar putea fi dezvoltate viitoare aplicații tehnice în producția de hidrogen. Aceste enzime ar putea fi optimizate pentru a-și crește stabilitatea față de oxigen și, astfel, pentru a deschide noi posibilități pentru producerea de energie.

Prin urmare, cercetările actuale promit nu numai o mai bună înțelegere a producției biologice de metan, ci și abordări pentru combaterea provocărilor climatice prin tehnologii îmbunătățite.