甲烷研究取得突破：马尔堡团队解码关键酶

甲烷研究取得突破：马尔堡团队解码关键酶

2025年4月16日，马尔堡菲利普大学的一个研究小组在甲烷研究方面取得了有希望的突破。研究结果发表在著名研究杂志上 自然 ，重点关注甲基辅酶 M 还原酶 (MCR) 的激活，MCR 是生物甲烷生产中的核心酶。甲烷（CH4）的全球变暖潜力比二氧化碳（CO2）高许多倍，因此是应对气候变化的重大挑战。

研究人员首次能够从产甲烷模型生物中分离并表征 MCR 激活复合物。这个过程需要一种称为 McrC 的小蛋白质，以及特定的产甲烷标记蛋白 (MMP) 和 ATP 酶。 MCR 的激活是通过以 ATP 形式提供能量来协调的。到目前为止，尚不清楚该机制到底如何发挥作用，特别是由于与辅因子 F430 中的镍原子相关的挑战。

生化甲烷生产的进展

研究人员使用冷冻电子显微镜鉴定出了三种特殊的金属化合物，称为 L 团簇。这些L-簇以前仅被怀疑与固氮酶有关，但它们显示了甲烷产生和固氮之间有趣的联系。这一进展可能对调节甲烷排放和理解生物地球化学循环产生重要影响。

该研究结果被视为生化过程研究的里程碑。马尔堡大学的首席科学家 Gert Bange 教授强调了该大学在微生物学和气候研究方面的卓越表现，并强调了新发现为气候研究和进化生物学提供的视角。原始出版物位于 DOI 下： 10.1038/s41586-025-08890-7 去寻找。

产甲烷菌和微生物之间的联系

MCR 的研究结果特别重要，因为必须在以前的研究背景下考虑它们。例如，上野等人。 (2006)太古代早期的微生物产甲烷作用。 Wolfe 和 Fournier (2018) 还分析了水平基因转移如何影响产甲烷菌的进化。 Thauer 等人的工作（2008 年；2019 年）展示了如何强调能源生产中的生态差异以及甲基辅酶 M 还原酶在厌氧甲烷形成中的作用。

马克斯·普朗克生物物理研究所和马尔堡马克斯·普朗克陆地微生物学研究所也通过研究无氧环境中古细菌产生的甲烷，为这一领域的知识做出了贡献。这些古细菌在稻田、沼泽和牛胃等各种栖息地都很活跃，在生物甲烷的形成中发挥着重要作用。

通过更深入地了解酶结构，尤其是对甲烷形成至关重要的镍铁氢化酶，可以开发未来在氢气生产中的技术应用。这些酶可以进行优化，以提高它们对氧气的稳定性，从而为能源生产开辟新的可能性。

因此，当前的研究不仅有望更好地了解生物甲烷的产生，而且还能提供通过改进技术应对气候挑战的方法。