Gennembrud i metanforskning: Enzym bringer håb for klimaet!

Gennembrud i metanforskning: Enzym bringer håb for klimaet!

Berlin, Deutschland - Forskere ved Center for Syntetisk mikrobiologi (Synmikro) fra Philipps University Marburg og det tekniske universitet i Berlin har opnået et betydeligt gennembrud i forståelsen af ​​aktiveringen af ​​enzymet methyl-coenzym-M-reduktase (MCR). MCR er det centrale enzym, der er ansvarlig for næsten hele den biologiske metanproduktion og er en af ​​de mest almindelige enzymer på Jorden. De kortfattede resultater af denne undersøgelse blev offentliggjort i den berømte tidsskrift "Nature".

Methanogen Archaeen, der bruger dette enzymproduktion, producerer op til en milliard tons metan hvert år. Dette har ikke kun indflydelse på klimaændringer, men giver også potentiale som en vedvarende energikilde. Dr. Christian Lorent, coautor for undersøgelsen, understreger, at resultaterne af grundlæggende forskning kan være afgørende for at imødegå udfordringerne ved energibehov og klimaændringer.

Forbindelse mellem methanogenese og nitrogenfiksering

Undersøgelsen viser en evolutionær forbindelse mellem methanogenese og nitrogenfiksering. Sidstnævnte er det første trin i den globale nitrogencyklus, hvor mikroorganismer absorberer nitrogen fra luften og omdannes. MCR spiller en afgørende rolle i anaerob mikrobiel metanproduktion, da den katalyserer det sidste trin med methanogenese og det første trin i anaerob oxidation af metan (AOM).

I undersøgelsen blev MCR -aktiveringskomplekset fra Methanococcus maripaludis isoleret og karakteriseret. Det blev fundet, at MCR - blandt andet af coenzymet F430, der afhænger af en nikkel i oxidationstilstanden Ni (1+) - mange specielle metalkomplekser. Disse co -faktorer indeholder jern og svovl og er af afgørende betydning for elektronoverførsel. Tre specialiserede metalkomplekser blev også identificeret, der forekommer i både MCR og nitrogenase.

Rollen af ​​MCR i metanproduktion

Methanogenese er processen, hvorved metan dannes af mikrober, så -kaldede methanogener. De vigtigste stier ved methanogenese inkluderer acetoklastiske og hydrogenotrofiske. I det første tilfælde anvendes acetat, mens kuldioxid og brint i det andet tilfælde drager fordel af hinanden. De kemiske reaktioner viser tydeligt dette:

• CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
• CH3COOH → CH4 + CO2

MCR er opbygget som en heterotrimer -dimer og består typisk af tre underenheder: α (mCRA), β (mcrb) og γ (mcrg). Aktiviteten af ​​MCR er baseret på nikkel i coenzym F430, som kan eksistere i forskellige oxidationstilstande. Undersøgelsen identificerede også interessante post-translationelle modifikationer fra MCR, som er blevet undersøgt i begrænset omfang, men kan have signifikante effekter på enzymaktivitet og stabilitet.

forståelsen af ​​de mekanismer, der spiller en rolle i aktiveringen og funktionen af ​​MCR, ikke kun fremme bioteknologiområdet, men også tilbyde løsninger til aktuelle miljøproblemer. Med forbedring af energiproduktionsteknologier og fremme af kuldioxidbinding repræsenterer resultaterne fra denne forskning betydelige fremskridt for bæredygtig udvikling.